WO2005103727A1 - 加速度センサ - Google Patents

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WO2005103727A1
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cantilever
magnetic
acceleration sensor
magnet body
magnetic field
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Yoshinobu Honkura
Michiharu Yamamoto
Yoshiaki Kohtani
Masaki Mori
Eiji Kako
Tomohiko Nagao
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Aichi Steel Corp
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    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Definitions

  • the present invention relates to an acceleration sensor using a magnetic detection element.
  • an acceleration sensor for example, there is a combination of a magnet body that is displaced in accordance with an acting acceleration and a magnetic detection element that detects a change in a magnetic field generated by the magnet body.
  • the amount of displacement of the magnet body that is, the magnitude of the applied acceleration is measured based on a change in the magnetic field strength detected by the magnetic detection element (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-258449
  • the conventional acceleration sensor described above has the following problems. That is, in the above-described acceleration sensor, when a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism acts on the magnet body, the magnet body may behave like a needle of a compass magnet and may be displaced irrespective of acceleration. In particular, this tendency is more remarkable in an acceleration sensor that is formed in a small size by combining a small magnet body and a low elastic cantilever.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has been developed in an acceleration sensor that measures the displacement of a magnet body using a magnetic detection element by suppressing the influence of a peripheral magnetic field.
  • An object is to provide an acceleration sensor with improved measurement accuracy.
  • the present invention provides a cantilever having a cantilever shape and elastically deforming so as to rotate around a fixed end fixed to a support member erected on a substrate, and provided at a free end of the cantilever.
  • An acceleration sensor having a magnet body and a magnetic detection head disposed on an outer peripheral side of a rotation region of the cantilever.
  • the magnet body has a first magnet body and a second magnet body having magnetization directions opposite to each other. Consists of
  • the acceleration sensor is characterized in that the first magnet body and the second magnet body each have one or more unit magnet body forces.
  • the magnet body in the acceleration sensor of the present invention includes the first magnet body and the second magnet body held by the cantilever as described above.
  • the cantilever of the acceleration sensor holds the first and second magnet bodies such that the first and second magnet bodies have opposite magnetization directions. Therefore, the first magnet body and the second magnet body have opposite magnetic moments.
  • the magnetic moment is the product of the strength of the magnetic pole of each magnet body and the distance between the magnetic poles, and has a direction.
  • a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism acts on the first and second magnet bodies having opposite magnetic moments, torque is generated according to the magnetic moment. This torque is, for example, the same as the rotational force for rotating the needle of the compass magnet, and has a direction depending on the direction of the magnetic moment.
  • the cantilever When torque is generated in the magnet body held by the cantilever, the cantilever may be deformed in a directional manner, and the magnet body may be displaced.
  • the cantilever generates elastic deformation in a predetermined direction according to the direction of the torque generated in the magnet body. Therefore, if the direction of the torque acting on the magnet is opposite, the direction of displacement of the magnet is also reversed.
  • a torque in the opposite direction is generated in the first magnet body and the second magnet body by the action of the peripheral magnetic field. Therefore, by combining the first magnet body and the second magnet body, it is possible to effectively suppress the sexual deformation generated in the cantilever. This is because the direction in which the cantilever is deformed by the torque generated in the first magnet body is opposite to the direction in which the cantilever is deformed by the torque generated in the second magnet body, and they act so as to cancel each other. Therefore, in the acceleration sensor, the magnet body is less likely to be displaced by the influence of the peripheral magnetic field.
  • the magnet body is a combination of the first magnet body and the second magnet body exhibiting opposite magnetization directions. Therefore, due to the connection between the magnetic field lines of the first magnet body and the magnetic field lines of the second magnet body, a closed loop magnetic field is formed around the magnet body. A field is formed. Therefore, in the acceleration sensor of the present invention, the leakage of the magnetic flux to the surroundings is small, and the acceleration sensor is less likely to become a source of electromagnetic noise.
  • the magnet body in the acceleration sensor of the present invention is less likely to be displaced even when placed in a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism. Therefore, the acceleration sensor using this magnet has excellent measurement accuracy.
  • the acceleration sensor is excellent in mountability in an electronic circuit in which leakage of magnetic flux to the surroundings is small.
  • the acceleration that can be measured by the acceleration sensor includes gravitational acceleration and motion acceleration.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view showing a magnetic detection head unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a magnetic detection head unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a magnetic sensing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an electromagnetic coil according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing an electric circuit of an IC chip inside the acceleration sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing a relationship between a nourish current flowing through an amorphous wire and an induced voltage generated in an electromagnetic coil in Example 1.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing an electric circuit of an IC chip inside the acceleration sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 9a is an explanatory diagram showing a configuration of a magnet body of a detection unit in Embodiment 1.
  • FIG. 9b is an explanatory diagram showing a configuration of a magnet body of the detection unit in the reference example.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration 1 of a magnet body in Embodiment 2.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a configuration 2 of the magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing a configuration 3 of the magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing a configuration 4 of a magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing a configuration 5 of a magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory view showing a configuration 6 of a magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing a configuration 7 of a magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 16 An explanatory view showing a configuration 8 of the magnet body in the second embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a third embodiment.
  • FIG. 19 is a perspective view showing another acceleration sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 20 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a fourth embodiment.
  • FIG. 21 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a fifth embodiment.
  • FIG. 22 is a perspective view showing an acceleration sensing component according to a fifth embodiment.
  • FIG. 23 A perspective view showing a support member in the fifth embodiment.
  • FIG. 24 is an illustrative sectional view showing the method of manufacturing the acceleration sensing component in Embodiment 5.
  • Fig. 25 is a cross-sectional explanatory view of the method for manufacturing the acceleration sensing component following Example 24 in Example 5;
  • FIG. 26 is an explanatory sectional view of the method for manufacturing the acceleration sensing component following Example 25 in Example 5.
  • FIG. 27 is a cross-sectional explanatory view of the method for manufacturing the acceleration sensing component following Example 26 in Example 5.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing an acceleration sensing component according to a fifth embodiment.
  • FIG. 29 is a perspective view showing an acceleration sensing component in a sixth embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing an acceleration sensing component according to a sixth embodiment.
  • FIG. 31 is a perspective view showing an acceleration sensing component according to a seventh embodiment.
  • FIG. 32 is a perspective view showing another acceleration sensing component according to the seventh embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram showing measurement results of three types of magnet bodies having different lengths L in Example 8.
  • FIG. 35 is a diagram showing measurement results of three types of magnet bodies having different heights H in Example 8.
  • FIG. 36 is a diagram showing measurement results of three types of magnet bodies having different widths W in Example 8.
  • FIG. 37 is a diagram showing a relationship between a length L of a magnet body and a length G of a non-magnetized region for ensuring a magnetic flux density ratio BxZBO of 0.95 in Example 8.
  • FIG. 38 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a ninth embodiment.
  • FIG. 40 is a plan view of a differential Ml element in Example 10.
  • FIG. 41 is a partial perspective view of a differential MI element in Example 10.
  • FIG. 42 is an explanatory view showing a positional relationship between a cantilever and a differential Ml element in Example 10.
  • FIG. 43 is a sectional view taken along line BB of FIG. 40.
  • FIG. 44 is a graph showing a relationship between a peripheral magnetic field of a differential Ml element and an output voltage in Example 10.
  • FIG. 45 is an electronic circuit diagram incorporating a differential Ml element in Example 10.
  • FIG. 46 is a plan view of a differential Ml element in Example 11.
  • FIG. 47 is a plan view of a differential Ml element in Example 12.
  • FIG. 48 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 47.
  • FIG. 49 is a plan view of a cantilever according to a thirteenth embodiment.
  • FIG. 50 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 49.
  • FIG. 51 is an explanatory cross-sectional view of a frame part in Embodiment 13.
  • FIG. 52 is another cross-sectional explanatory view of the frame part in the thirteenth embodiment.
  • the acceleration sensor can be used to measure the motion information of a car or a self-standing mobile robot, or to control a manipulator such as a robot arm of a stationary robot. Furthermore, it can be mounted on portable devices such as PDAs and mobile phones. In particular, in the case of a PDA or a mobile phone having a high degree of integration of an electric circuit, there is a high possibility that an adverse effect due to electromagnetic wave noise becomes apparent!
  • the magnetic detection head unit of the present invention can be configured using elements for magnetic detection such as a Hall element, a magnetic impedance element, a magnetoresistive element, and a flux gate.
  • the magnet body can be formed of a ferrite, a rare earth magnet, or the like. Note that “rotating around the fixed end” means that the free end of the cantilever is displaced and changes in angle as the cantilever is bent.
  • the magnitude of the magnetic moment of the first magnet body and the magnitude of the magnetic moment of the second magnet body are substantially equal.
  • torques having mutually opposite directions and substantially the same magnitude can be generated. Therefore, elastic deformation of the cantilever holding the magnet body can be suppressed, and displacement of the magnet body can be further suppressed.
  • each of the unit magnets constituting the first magnet body or the second magnet body is disposed adjacent to other unit magnet bodies without any gap.
  • each unit magnet body in a state of being in contact with another unit magnet body, the coupling of the magnetic fluxes with each other is further enhanced, and a closed-loop magnetic field can be formed therearound. . Therefore, the leakage range of the magnetic flux can be made extremely small.
  • a two-axis or three-axis acceleration sensor can be packaged as a very small module.
  • a non-magnetic region may be interposed between the first magnet body and the second magnet body.
  • the magnetic force of the magnet can be generated in a wide range, so that the magnetic detection head can easily detect the magnetic flux.
  • the displacement of the cantilever can be easily detected by the magnetic detection head, and a highly sensitive acceleration sensor can be obtained.
  • the non-magnetic region may be, for example, a non-magnetic material such as non-magnetized resin disposed as a non-magnetic member, or may be arranged without a particular member. It can also be composed of air that is “non-magnetic”. Further, the non-magnetized member arranged in the non-magnetized region behaves similarly to a non-magnetic material under a magnetic field generated by the first magnet body and the second magnet body or under a peripheral magnetic field such as geomagnetism. For example, the magnetic material may be magnetized by orientation-magnetization, and a magnet material may be used.
  • the length G of the non-magnetized region and the length L of the unit magnet body adjacent to the non-magnetized region are as follows:
  • the magnet body can efficiently form more magnetic flux in a wider range.
  • the length G and the length L are lengths along the arrangement direction of the first magnet body and the second magnet body.
  • the length G of the non-magnetic region is preferably, for example, 0.6 mm or less. If the length G exceeds 0.6 mm, it is difficult to secure the formation area of the magnet body in the cantilever, and it may be difficult to reduce the size of the cantilever.
  • the acceleration sensor preferably has fixing means for fixing a positional relationship between the first magnet body and the second magnet body.
  • the cantilever even if torques in opposite directions are applied to the first magnet body and the second magnet body by a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism, the cantilever is not deformed because both are fixed. Can be prevented.
  • the cantilever itself must be easily deformable.According to the method of arranging the magnetic body with respect to the cantilever, the material and shape of the cantilever, and the material and shape of the magnet body, it is necessary to secure the detection accuracy of the acceleration sensor. This can be difficult. That is, simply disposing the first magnet body and the second magnet body having mutually opposite magnetization directions on the cantilever merely causes the first magnet body and the second magnet body to act on the first magnet body by rotating torques acting in opposite directions on both magnet bodies. The cantilever may be deformed around the center between the second magnet and the second magnet. In this case, even when there is no acceleration, a displacement of the cantilever is generated by a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism, and apparent acceleration is detected, resulting in a sensor error.
  • a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism
  • the error of the sensor can be significantly reduced.
  • the fixing means is means for integrating the first magnet body and the second magnet body.
  • first magnet body and the second magnet body are integrated with sufficient rigidity, torques in opposite directions are applied to the first magnet body and the second magnet body. Also this prevents the opposing torques from acting on the cantilever and prevents its deformation.
  • this non-magnetized member When a non-magnetized member is interposed between the first magnet body and the second magnet body, this non-magnetized member is also integrated with the first magnet body and the second magnet body. Let it.
  • first magnet body and the second magnet body may be made of an integral magnet material.
  • the first magnet body and the second magnet body may be, for example, one end and the other end of the unmagnetized one-piece magnet material, respectively, which are opposite to each other. It can be obtained from the magnetized magnets in the dagger direction. In addition, by not magnetizing an intermediate portion between one end and the other end of the magnet material, a non-magnetic region can be obtained.
  • the non-magnetized region cannot avoid some magnetic magni- dia.
  • a large amount of magnetic flux is generated in the space around the magnet body in a wide range. To the extent that the effect (effect of improving the magnetic flux density in the magnetic detection head) is not particularly affected, it is assumed that the above-mentioned slight magnetism is negligible.
  • the fixing means may determine the rigidity of the magnet fixing region from at least the fixing portion of the first magnet body to the fixing portion of the second magnet body in the cantilever from the magnet fixing region.
  • the means for increasing the rigidity of the portion of the cantilever on the fixed end side may be used.
  • the cantilever in the cantilever, at least a region where the magnet body is disposed and which is affected by the torque, that is, by improving the rigidity of the magnet fixing region, the cantilever is prevented from being deformed, and the cantilever is more shifted than the magnet fixing region.
  • the portion on the fixed end side is made low and rigid so as to have the original easiness of deformation, thereby obtaining a large displacement with respect to acceleration. This provides an excellent acceleration sensor that does not respond to peripheral magnetic fields such as terrestrial magnetism. Can be offered.
  • the thickness of the cantilever is increased in order to increase the rigidity of the magnet fixing region, in addition to the above-described effects, the mass of the magnet fixing region serving as a weight at the free end of the cantilever can be increased. Therefore, the displacement of the free end of the cantilever for the same acceleration increases. Thereby, the output for the same acceleration can be increased, and the sensitivity of the acceleration sensor can be increased.
  • the cantilever has a flat plate shape, and the free end is configured to be displaced in a direction in which both side surfaces face each other.
  • the first magnet body and the second magnet body are different from each other. It is preferable that the first magnet body is disposed on one of both side surfaces of the cantilever in a direction substantially orthogonal to an axial direction of the cantilever from the fixed end to the free end.
  • the distance between the respective magnet body forces and the fixed end of the cantilever becomes equal. Therefore, when each of the magnets is placed in the peripheral magnetic field, the influence of the torque generated in each of the magnets can be effectively canceled. Therefore, the possibility that the free end of the cantilever is elastically deformed in the direction in which both side surfaces face each other can be suppressed.
  • At least one of the first magnet body and the second magnet body is composed of two or more unit magnet bodies, and the unit magnet body is formed of each of the magnet bodies.
  • the unit magnets constituting the different magnets are disposed adjacent to each other.
  • the unit magnets constituting the respective magnets may be arranged differently from each other.
  • the torque generated by the peripheral magnetic field acting on the magnetic moment of each unit magnet body can be dispersed. Therefore, the displacement generated in the cantilever by this torque can be further suppressed.
  • the closed-loop magnetic field can be further reduced.
  • the cantilever has a flat plate shape, and is configured such that the free end is displaced in a direction in which both side surfaces face each other.
  • Above cantilever U which is preferably arranged on each of the above both sides so as to face each other with the lever therebetween.
  • the respective magnet bodies as mass bodies are arranged on both sides of the cantilever, the balance is improved. Therefore, the torsion of the cantilever due to the arrangement of the magnet body can be suppressed. If the torsion of the cantilever can be suppressed, the zero point of the acceleration sensor and the change in sensitivity can be suppressed.
  • the magnetic detection head section includes a magnetic sensitive body whose characteristics change according to the magnitude of an applied magnetic field, and an electromagnetic coil wound around the outer periphery of the magnetic sensitive body, and energizes the magnetic sensitive body. It is preferable to include a magneto 'impedance sensor element (hereinafter, appropriately referred to as an “MI element”) that generates a potential difference according to the magnitude of the magnetic field at both ends of the electromagnetic coil with a change in current.
  • MI element magneto 'impedance sensor element
  • the electromagnetic coil is a detection coil for detecting the magnitude of the magnetic field acting on the Ml element in a specific direction as described above.
  • the phenomenon in which an induced voltage is generated in the electromagnetic coil in accordance with the change in the current flowing through the magnetosensitive body is called the Ml phenomenon.
  • This Ml phenomenon occurs in a magnetic material having a magnetic material force having an electron spin arrangement in a circling direction with respect to a supplied current direction.
  • the current flowing through the magnetic sensing element is rapidly changed, the magnetic field in the circling direction is rapidly changed, and the action of the magnetic field change causes a change in the spin direction of electrons according to the peripheral magnetic field.
  • the phenomenon in which the internal magnetism of the magnetic sensitive body and a change in impedance and the like occur at that time is the above-mentioned Ml phenomenon.
  • the Ml element uses a magnetic sensitive body made of a magnetic material having an electron spin arrangement in a direction of rotation in the direction of the supplied current.
  • the magnetic field in the circumferential direction changes abruptly, and the action of the magnetic field change causes a change in the spin direction of electrons according to the peripheral magnetic field.
  • the voltage or current that causes the magnetic sensing element to change its impedance and the impedance inside the magnetic sensing element at that time or the magnetic sensing element The element configured to convert the voltage or current generated at both ends of the electromagnetic coil arranged on the outer periphery of the Ml element is the Ml element described above. For example, a combination of this Ml element and an electronic circuit is called an Ml sensor.
  • the magnetic detection head section is configured by an Ml element that generates a potential difference between both ends of the electromagnetic coil in accordance with a change in current flowing through the magnetic sensitive body, highly sensitive magnetic detection is achieved. This makes it possible to accurately detect the displacement of the magnet body.
  • the magnetic susceptor there are, for example, those formed in a linear shape and those formed in a thin film shape. Examples of the material of the magnetic sensitive material include FeCoSiB and NiFe.
  • the magnetic detection head unit generates an induced voltage generated at both ends of the electromagnetic coil when a current flowing through the magnetic sensitive body rises or falls within 10 nanoseconds. It is preferable to measure the magnitude of the magnetic field acting by measuring the magnitude of the magnetic field.
  • the rise or fall of the energizing current is performed within 10 nanoseconds or less, a change in current including a high-frequency component of about 0.1 GHz can be applied to the magnetosensitive material. Then, if the induced voltage generated at both ends of the electromagnetic coil is measured, the change in the internal magnetic field generated in the magnetic sensing element according to the peripheral magnetic field can be measured as the magnitude of the induced voltage, and the strength of the peripheral magnetic field can be further accurately measured Can be measured.
  • the rise or fall of the conduction current means, for example, that the current value of the current flowing through the magneto-impedance element changes from 10 (90)% or more to 90 (10)% or less of the steady-state current value. Let's do it!
  • the magnetic detection head section is configured to measure an induced voltage generated at both ends of the electromagnetic coil when a current flowing through the magnetic sensitive body falls. .
  • the linearity of the output voltage of the magnetic detection head unit with respect to the strength of the magnetic field is improved.
  • the acceleration sensor detects a peripheral magnetic field acting on the magnetic detection head unit.
  • a peripheral magnetic field detecting section including a magnetic sensitive body whose characteristics change according to the magnitude of an acting magnetic field, and an electromagnetic coil wound on the outer peripheral side of the magnetic sensitive body. It is preferable that an Ml element that generates a potential difference according to the magnitude of the magnetic field at both ends of the electromagnetic coil in accordance with a change in current flowing through the magnetic sensitive body.
  • the influence of the peripheral magnetic field acting on the magnetic detection head unit can be detected by the peripheral magnetic field detection unit. This makes it possible to correct the influence of the peripheral magnetic field from the output from the magnetic detection head unit, and to measure more accurate acceleration.
  • the acceleration sensor has a subtraction circuit for subtracting the output voltage of the peripheral magnetic field detection unit from the output voltage of the magnetic detection head unit.
  • the output of the magnetic detection head unit can be subtracted from the output of the influence of the peripheral magnetic field on the subtraction circuit, the acceleration can be easily and accurately detected.
  • the acceleration sensor includes the magnetic detection head portion and the peripheral magnetic field detection portion in which the magnetic sensitive bodies are arranged in parallel with each other, and one end of the electromagnetic coil in the magnetic detection head portion has: Connected to one end of the electromagnetic coil in the peripheral magnetic field detecting section, and the electromagnetic coil in the magnetic detecting head section and the electromagnetic coil in the peripheral magnetic field detecting section are connected to the magnetic detecting head section and the peripheral magnetic field. It is preferable that the magnetic field is wound in such a direction that an opposite output voltage is generated between the magnetic detection head section and the peripheral magnetic field detection section when the same magnetic field acts on each of the detection sections.
  • the influence of the peripheral magnetic field can be corrected with a simpler configuration, and accurate acceleration can be detected.
  • the peripheral magnetic field that can be directly detected is limited.
  • the range of the magnitude of the peripheral magnetic field that can be detected is narrowed.
  • the brute force effect is extremely important in a configuration in which a minute change in a magnetic field based on a minute displacement of a magnet body of a cantilever is detected by a highly sensitive Ml element.
  • the magnetic sensing element of the magnetic detection head unit and the magnetic sensing element of the peripheral magnetic field detecting unit can be arranged on a straight line.
  • the circuit between the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit can have a simple configuration.
  • the magnetic sensing element of the magnetic detection head unit and the magnetic sensing element of the peripheral magnetic field detecting unit may be arranged in parallel.
  • the cantilever, the magnetic detection head unit, and the peripheral magnetic field detection unit can be placed compactly.
  • the magnetic sensitive body of the magnetic detection head unit and the magnetic sensitive body of the peripheral magnetic field detecting unit are integrated.
  • the acceleration sensor has two detection units including the cantilever, the magnet body, and the magnetic detection head unit, and each of the detection units is in two axial directions orthogonal to each other. It is preferable to detect the acceleration acting along each of them. In this case, the acceleration in an arbitrary direction on the plane defined by the two axes can be detected by a combination of the two detection units.
  • the acceleration sensor has three detection units including the cantilever, the magnet body, and the magnetic detection head, and each of the detection units is orthogonal to three axes. It is preferable to detect the acceleration acting along each of them. In this case, the acceleration in any direction in the space defined by the three axes can be detected by the combination of the three detection units.
  • each detection unit can be arranged close to each other. Therefore, it is possible to suppress a measurement error due to, for example, a variation in an acting peripheral magnetic field due to a difference in an arrangement position of each of the detection units, and to improve the accuracy of measuring the acceleration.
  • the acceleration sensor has an electric circuit for controlling the magnetic detection head unit.
  • the acceleration sensor including the electric circuit for controlling the magnetic detection head unit can be made compact.
  • the acceleration sensor has a peripheral magnetic field detection unit for correcting an output signal of the magnetic detection head unit.
  • the magnetic field acting on the magnetic detection head includes not only the magnetic field generated by the magnet body but also components due to peripheral magnetic fields such as terrestrial magnetism. Therefore, if the intensity of the peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism is separately detected using the peripheral magnetic field detection unit, the output signal of the magnetic detection head can be corrected.
  • the acceleration sensor has an electric circuit for controlling the peripheral magnetic field detection unit.
  • the acceleration sensor including the electric circuit for controlling the peripheral magnetic field detection unit can be made compact. Further, power consumption can be reduced by modularizing.
  • the electric circuit for controlling the magnetic detection head unit and the electric circuit for controlling the peripheral magnetic field detection unit for correcting the output signal of the magnetic detection head unit are shared. It is preferable that
  • the acceleration sensor is further shared by sharing the electric circuit between the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit provided corresponding to the magnetic detection head unit.
  • the size can be reduced.
  • the detection accuracy of the acceleration sensor can be improved by detecting the magnetic field strength acting on the magnetic detection head section and the peripheral magnetic field detection unit, and then calculating the difference between them.
  • the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit are configured so as to output a signal whose polarity is opposite, and whose absolute value is substantially the same.
  • the difference between the output signal of the magnetic detection head unit and the output signal of the peripheral magnetic field detection unit, that is, the output signal of the magnetic detection head unit, and the signal from which the signal component due to the peripheral magnetic field has been removed are expressed as Can be directly input to an electric circuit.
  • the acceleration sensor is integrally modularized.
  • the rigidity of the acceleration sensor can be improved by modularizing the acceleration sensor. Accuracy can be increased.
  • the acceleration sensor including the plurality of detection units is modularized, the relationship between the detection units can be made closer to a rigid body. Therefore, the measurement accuracy of the acceleration sensor can be improved.
  • the module is integrally integrated with the electric circuit, the power consumption of the entire module can be reduced.
  • the support member includes a base portion to which the fixed end is joined, and an extension portion extending from the base portion to a free end side of the cantilever while providing a gap between the base portion and the cantilever. It is preferable to have.
  • the cantilever is made of a conductive material, and the support member is provided with a conductive layer on a surface of the extension portion facing the cantilever, and the conductive layer is electrically connected to the cantilever. It is preferable to conduct to
  • the surface of the extension of the support member facing the cantilever is prevented from being charged, and the displacement of the cantilever due to the electrostatic force can be prevented.
  • errors due to static electricity can be prevented, and a more accurate acceleration sensor can be obtained.
  • the support member is made of an insulator and the conductive layer is provided, static electricity is generated on the opposing surfaces of the cantilever and the extended portion of the support member, and Electrostatic force in the attracting direction may occur. Therefore, by forming a conductive layer that conducts with the cantilever on the above-mentioned opposing surface in the extended portion of the above-mentioned support member, the cantilever and the above-mentioned opposing surface of the support member are made to have the same potential to prevent generation of electrostatic force.
  • the conductive layer is connected to a ground (ground) of an electric circuit formed on the substrate.
  • the conductive layer is preferably formed on the entire surface of the opposing surface, but may be formed on a part thereof.
  • the cantilever is preferably made of a Ni-P alloy.
  • the cantilever can be configured to have a low elastic modulus, a wide elastic deformation region, and a high breaking strength as a spring characteristic.
  • the displacement amount for the same acceleration increases, and the sensitivity of the acceleration sensor improves. Further, it is possible to obtain a highly durable cantilever having high detection accuracy of the caro speed.
  • the support member is made of ceramics, and that a multilayer metal layer including a plurality of metal layers is interposed between the support member and the fixed end of the cantilever.
  • a multilayer metal layer including a plurality of metal layers is interposed between the support member and the fixed end of the cantilever.
  • the multilayer metal layer has a first metal layer adjacent to the support member and a second metal layer adjacent to the cantilever.
  • the first metal layer includes Ti, Cr, A1 At least one of Cu, Au, and Ag. preferable.
  • the first metal layer secures the bondability with the support member
  • the second metal layer secures the bondability with the S cantilever, thereby improving the adhesion between the support member and the cantilever. , Can be further improved.
  • the magnet body is formed of a resin magnet or a resin layer formed on a joint surface with the cantilever, and the cantilever is stable on the joint surface with the magnet body. It is preferable that a metal layer forming a passivation film is disposed.
  • the passivation film has bonds on the surface, such as oxygen groups and hydroxyl groups, on the surface, and has high affinity with the resin. Then, in the stable passivation film, bonds such as oxygen groups and hydroxyl groups appear uniformly, and the affinity with the resin becomes higher. Thus, by increasing the chemical bonding force between the Ni—P alloy and the resin, the bonding force between the cantilever and the magnet can be improved.
  • the magnet body is, for example, a sintered magnet or the like
  • a resin layer is formed on the contact surface with the cantilever.
  • the metal layer is made of Cr, Al, Zn and Ti!
  • the cantilever has an opening between the fixed end and the free end, and has a pair of frame portions connecting the fixed end and the free end with the opening interposed therebetween.
  • the difference between the thickness HI of the thickest portion and the thickness H2 of the thinnest portion is h
  • the width of the frame portion is Wf. It is preferable that 20 ⁇ m ⁇ Wf ⁇ 150 ⁇ m and h / H2 ⁇ 0.15 are satisfied. In this case, a cantilever having excellent flexibility and high strength can be obtained. That is, the displacement of the cantilever with respect to the acceleration can be increased, and the cantilever having excellent durability can be obtained.
  • the cantilever When hZH2> 0.15, stress may be applied to the frame when the cantilever is bent, and the cantilever may be easily broken. It is preferable that the cantilever also has a Ni—Ti alloy force.
  • the cantilever can be formed by sputtering a Ni—Ti alloy.
  • the cantilever preferably has a thickness of 0.1 to 6 m! /.
  • the cantilever is excellent in flexibility and strength can be obtained.
  • the thickness is less than 0.1 ⁇ m, it may be difficult to secure the strength of the cantilever.
  • the thickness exceeds 6 / zm, the flexibility of the cantilever is reduced, the cantilever becomes difficult to bend, and the accuracy of acceleration detection may be reduced.
  • the magnet body is made of SmFeN, SmCo, FePt, or NdFeB.
  • the magnetic performance of the magnet body can be secured, and a highly accurate acceleration sensor can be obtained.
  • the magnet body when the magnet body is made of FePt or NdFeB, the magnetic performance of the magnet body can be improved, and the detection accuracy can be further improved. In addition, as a result, the size of the magnet body can be reduced, so that the size of components can be reduced.
  • the magnet body which also has the FePt or NdFeB force can be formed by, for example, sputtering.
  • This example relates to the acceleration sensor 1 using the magnetic sensing element 24. This content will be described with reference to FIGS.
  • the acceleration sensor 1 of the present example is formed in a cantilever shape as shown in FIG. 1 and is provided at a free end 222 of the cantilever 22 that elastically deforms so as to rotate around a fixed end 221 thereof.
  • an air detection head unit 23 is provided.
  • the magnet body 21 includes a first magnet body 21a composed of one or more unit magnet bodies, and one or more unit magnet bodies having a magnetization direction M opposite to that of the first magnet body 21a.
  • the second magnet body 21b is made of a force.
  • the acceleration sensor 1 includes two detection units 2a and 2b in which a cantilever 22 and a magnetic detection head unit 23 are combined, and an electric circuit that controls the detection units 2a and 2b.
  • the IC chip 12 to be accommodated is arranged on a common IC substrate 10 and is modularized.
  • the magnitude of the inertial force acting on the cantilever 22 according to the applied acceleration is converted into the amount of displacement of the magnet body 21 disposed at the free end 222. Then, the magnitude of the applied acceleration is measured by detecting the displacement amount of the magnet body 21 using the magnetic detection head unit 23.
  • the displacement directions of the magnet body 21 in the detection units 2b and 2a are respectively set to two orthogonal sides of the IC board 10 so that acceleration in any direction acting along the surface of the IC board 10 can be detected. Are set in the X-axis 10a direction and the Y-axis 10b direction specified along.
  • the magnetic detection head unit 23 is an amorphous wire having a length of lmm and a wire diameter of 20 ⁇ m (hereinafter referred to as an amorphous Wire 24) is used. As shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic detection head unit 23 has a magnetic coil 25 having an inner diameter of 200 ⁇ m or less wound on the outer peripheral side of a tube-shaped insulating resin 26 extrapolated to an amorphous wire 24. It is.
  • the magnetic detection head unit 23 of the present embodiment utilizes the MI (Mag net-impedance) phenomenon exhibited by the amorphous wire 24 as a magnetic sensitive material, in which the impedance greatly changes in accordance with the strength of the peripheral magnetic field. It was done.
  • the intensity of the peripheral magnetic field is detected by measuring the induced voltage generated in the electromagnetic coil 25 when a pulse-like current (hereinafter, appropriately referred to as a pulse current) is applied to the amorphous wire 24. are doing.
  • the above-mentioned Ml phenomenon refers to an electron spin distribution in a circling direction with respect to the direction of supplied current. This is caused by a magnetic sensitive body made of a magnetic material having a row. When the current flowing through the magnetic sensing element is rapidly changed, the magnetic field in the circumferential direction changes rapidly.
  • the Ml phenomenon is a phenomenon in which the action of a change in the magnetic field in the circling direction causes a change in the electron spin direction according to the peripheral magnetic field, and a change in the internal magnetic field and the impedance associated therewith.
  • the Ml element utilizing the Ml phenomenon provides an electron spin direction when the current flowing through the amorphous wire 24 as a magnetic sensitive body is rapidly changed.
  • the configuration is such that a change in the internal magnetism and impedance of the magnetic sensing element due to the change is converted into a voltage (induced voltage) generated at both ends of an electromagnetic coil 25 arranged on the outer periphery of the amorphous wire 24.
  • Each of the magnetic detection heads 23 of the present example has a magnetic detection sensitivity in the longitudinal direction of the amorphous wire 24 as a magnetic sensing element.
  • the magnetic field generated by the magnet body 21 as shown in FIG. 1 is reduced so that the magnetic field strength detected by the magnetic detection head unit 23 when the acceleration does not act and the displacement of the magnet body 21 does not occur is reduced.
  • An amorphous wire 24 is provided substantially orthogonal to the direction of the dagger. Instead of this, the amorphous wire 24 may be arranged along the magnetization direction generated by the magnet 21. Further, the direction of the amorphous wire 24 with respect to the direction of magnetism may be oblique. However, in this case, since the magnetic field intensity detected by the magnetic detection head unit 23 when the magnet body 21 is not displaced does not always reach the minimum value, it is necessary to appropriately perform signal processing.
  • the magnetic detection head section 23 is formed on an element substrate 27 provided with a groove-shaped recess 270 having a substantially rectangular cross section with a depth of 5 to 200 ⁇ m as shown in FIGS. 4 and 5. .
  • a plurality of conductive patterns 25a which are substantially perpendicular to the groove direction, are arranged at substantially uniform pitches on the respective groove side surfaces 270a facing each other in the inner peripheral surface of the concave portion 270.
  • a conductive pattern 25b for electrically connecting conductive patterns 25a having the same pitch on the facing groove side surface 270a is provided on the groove bottom surface 27 Ob of the concave portion 270 substantially orthogonal to the groove direction.
  • An amorphous wire 24 is buried in an insulating resin 26 made of epoxy (see FIG. 3) inside the concave portion 270 in which the conductive patterns 25a and 25b are provided on the groove side surface 270a and the groove bottom surface 270b. It is. Then, on the outer surface of the insulating resin 26 filled in the concave portion 270, a conductive pattern 25c for electrically connecting the conductive pattern 25a shifted by one pitch on the groove side surface 270a facing each other is oblique to the groove direction. It is provided in. Then, the conductive patterns 25a, 25b, 25c Form a spirally wound electromagnetic coil 25 as a whole.
  • a conductive metal thin film (not shown) is vapor-deposited on the entire inner peripheral surfaces 270a and 270b of the concave portion 270, and then the conductive patterns 25a and 25b are formed by performing an etching process. did.
  • the conductive pattern 25c is formed by depositing a conductive metal thin film (not shown) on the entire surface of the insulating resin 26 and then performing an etching process to form a desired pattern.
  • the inner diameter of the winding of the electromagnetic coil 25 of the present example is set to 66 ⁇ m, which is the diameter of a circle having the same cross-sectional area as the cross-sectional area of the recess 270, which is the diameter of a circle.
  • the winding interval per unit length of the electromagnetic coil 25 is set to 50 microns Z winding.
  • the magnetic detection heads 23 of the detection units 2a and 2b have exactly the same specifications, and the longitudinal direction of the amorphous wire 24 is defined as the X-axis 10a direction and the Y-axis 10b, respectively. Direction is set.
  • the IC chip 12 forms an electric circuit for controlling each magnetic detection head unit 23.
  • the IC chip 12 generates a pulse current input to the amorphous wire 24 and a measurement signal corresponding to the induced voltage e of the electromagnetic coil 25 (see FIG. 7).
  • an electric circuit including a signal processing unit 122 for outputting.
  • the signal generator 121 is configured to generate a pulse current having a conduction time of 40 nsec and a pulse interval of 5 microseconds. Further, the signal generator 121 of the present example is configured to output a trigger signal synchronized with the fall of the pulse current to the analog switch 122a of the signal processing unit 122.
  • the signal processing unit 122 includes an analog switch 122a for turning on and off an electrical connection between the electromagnetic coil 25 and the signal processing unit 122 in synchronization with the trigger signal as shown in FIG. 6, and the analog switch 122a. This is configured by combining an amplifier 122b and a synchronous detection circuit including a capacitor 122c connected to the electromagnetic coil 25 through the IGBT and functioning as a so-called peak hold circuit.
  • This magnetic detection method measures the induced voltage e generated in the electromagnetic coil 25 when the pulse current applied to the amorphous wire 24 falls as shown in FIG.
  • the pulse current force is 90% to 10% of the steady value (current value 150mA).
  • the cutoff time to fall to% was 4 nanoseconds.
  • the magnitude of the magnetic field is proportional to the longitudinal component of the amorphous wire 24.
  • An induced voltage e is generated at both ends of the electromagnetic coil 25.
  • the induced voltage e of the electromagnetic coil 25 is accumulated in the capacitor 122c through the analog switch 122a turned on by the trigger signal, and is further amplified by the amplifier 122b and output from the output terminal 125. Is done.
  • each magnetic detection head unit 23 of this example outputs an output signal according to the strength of the magnetic field acting in the longitudinal direction of the amorphous wire 24 to the outside via the IC chip 12.
  • the IC chip 12 of the present example has an electric path between the signal generator 121 and the amorphous wire 24 of each magnetic detection head unit 23 and a signal processing unit 122 and An electronic switch 128 for switching an electric path to and from the electromagnetic coil 25 is provided.
  • the IC chip 12 is shared by the two magnetic detection head units 23 of the detection units 2a and 2b in a time-division manner. Switching of the electronic switch 128 may be performed by an internal signal generated inside the IC chip 12 or by an external signal taken in from the outside.
  • the cantilever 22 has a fixed end 221 which is one end in the axial direction supported by a support post 28 projecting in the normal direction of the surface of the IC substrate 10. It is an elastic body with a support structure.
  • the magnet body 21 is provided at the free end 222, that is, at the end opposite to the support post 28.
  • the cantilever 22 of this example is made of NiP and has a substantially rectangular plate shape with a width of 0.3 mm, a length of 1.5 mm, and a thickness of 5 microns. Furthermore, in this example, from the base of the support post 28 to 0.38 mm before the free end 222, the rigidity against the force in the thickness direction is appropriately reduced and the displacement of the magnet body 21 can be increased. An elongated hole 220 having a width of 0.22 mm is provided at the position. In addition, the cantilever 22 in which the long hole 220 is not formed can be used.
  • the natural frequency of the cantilever 22 is set to approximately 50 to 60 Hz. If the natural frequency of the cantilever 22 is set in the range of 50 to 60 Hz, for example, an acceleration of 0 to 40 Hz generated in an automobile or the like can be detected with high accuracy. on the other hand However, if this natural frequency is set to less than 50 Hz, acceleration near 40 Hz may not be detected with high accuracy.
  • the magnet body 21 is provided on the side surface near the free end 222 of the cantilever 22.
  • a magnetic paint was applied to this side surface, and then dried and cured, and then magnetized to form the magnet body 21.
  • the first magnet body 21a having the N pole facing outward and the second magnet body 21b having the S pole facing outward are fixed to the cantilever 22. It is disposed adjacent to the free end 222 from the end 221 along the direction of the axial force.
  • the magnetization direction M acts in the opposite direction between the first magnet body 21a and the second magnet body 21b. Therefore, the magnetic moments of the first magnet body 21a and the second magnet body 21b are opposite. Then, when a peripheral magnetic field acts, torques are generated in the first magnet body 21a and the second magnet body 21b in opposite directions, so that the torque can be canceled as a whole of the magnet body 21. Therefore, in the detection units 2a and 2b configured using the magnet body 21, the acceleration can be measured with high accuracy such that the magnet body 21 is less likely to be displaced by the influence of the peripheral magnetic field such as the terrestrial magnetism.
  • the detection units 2a and 2b (FIG. 1) of the present embodiment include the magnet body 21 that suppresses the leakage of the magnetic field to the surroundings, and is less likely to cause electromagnetic noise to peripheral circuits.
  • each of the magnet bodies 21a and 21b is such that the length (dimension in the axial direction of the cantilever 22) L is 0.5 mm, the width is 0.3 mm, and the height (the axis of the force cantilever 22). H) was set to 100 m.
  • the direction of the magnetic force M is opposite to the axial direction of the cantilever 22 (the force of the fixed end 221 is also the direction of the force toward the free end 222).
  • the first magnet body 21a and the second magnet body 21b are arranged. Therefore, in the magnet body 21 of the acceleration sensor 1 of the present embodiment, the first magnet body 21a and the second magnet body 21b generate torques in opposite directions to each other, and the elastic deformation due to the peripheral magnetic field as the whole cantilever 22 is effectively performed. In restraint Wear.
  • the acceleration sensor 1 of the present invention can measure acceleration with high accuracy with a small possibility that the magnet body 21 is displaced by the action of a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism.
  • the acceleration sensor 1 of the present invention has a low possibility that the leakage of the magnetic flux to the surroundings becomes a source of electromagnetic noise which is small.
  • the second magnet body 21b is divided into two second unit magnet bodies 210b. Then, the two second unit magnet bodies 210b can be arranged adjacent to each other so as to sandwich the first magnet body 21a. In this case, the torque acting on the magnet body 21 can be finely dispersed, and the elastic deformation of the cantilever 22 can be further suppressed.
  • This embodiment is an example in which the configuration of the magnet body 21 is changed based on the acceleration sensor of the first embodiment. This will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 10 shows that the first magnet body 21a and the second magnet body 21a are arranged on one side surface of the plate-shaped cantilever 22 along the direction orthogonal to the axial direction (the direction of the force from the fixed end 221 to the free end 222).
  • a magnet 21b is arranged adjacent to the magnet 21b.
  • the magnetizing directions M of the magnet bodies 21a and 21b are arranged so as to penetrate the cantilever 22.
  • the first magnet body 21a is divided into two first unit magnet bodies 210a, and the two first magnet bodies 210a and the second magnet bodies 21b are separated. They can be arranged alternately adjacent to each other. In this case, the unit magnet bodies 210a constituting the magnet body 21a are alternately arranged. By doing so, the torque generated in each unit magnet body 210a can be dispersed. Therefore, the displacement generated in the cantilever 22 by this torque can be further suppressed. Further, by disposing the unit magnet bodies 210a constituting the magnet bodies 21a differently, the magnetic field formed in a closed loop can be further reduced.
  • FIG. 12 shows that, on one side surface of the plate-shaped cantilever 22, the first magnet body 21a and the first magnet body 21a extend along a direction orthogonal to the axial direction (the direction of the force from the fixed end 221 to the free end 222).
  • the second magnet body 21b is arranged adjacent to the second magnet body 21b.
  • the magnetizing direction M of each of the magnet bodies 21a and 21b is substantially parallel to the axial direction of the cantilever 22.
  • the direction of the amorphous wire 24 in the magnetic detection head unit 23 be arranged orthogonal to the axial direction.
  • the first magnet body 21a is divided into two first unit magnet bodies 210a, and the two first magnet bodies 210a and the second magnet bodies 21b are alternately adjacent to each other. It can also be arranged.
  • FIG. 14 shows the first magnet body 21 a and the second magnet 21 on one side surface of the plate-shaped cantilever 22 along the axial direction (the direction of the force from the fixed end 221 to the free end 222).
  • the bodies 21b and are arranged adjacent to each other the magnetizing direction M of each of the magnet bodies 21a and 21b is substantially parallel to the axial direction of the cantilever 22.
  • the first magnet body 21a is divided into two first unit magnet bodies 210a, and the two first magnet bodies 210a and the second magnet bodies 21b are alternately arranged. They can also be arranged adjacently.
  • FIG. 16 shows an example in which a first magnet body 21a and a second magnet body 21b face each other on both sides of a flat cantilever 22.
  • the magnetization direction M of each magnet body 21a, 21b is substantially parallel to the axial direction of the cantilever 22.
  • FIG. 17 is an example in which a first magnet body 21a and a second magnet body 21b face each other on both side surfaces of a flat cantilever 22.
  • the magnetization direction M of each of the magnet bodies 21a and 21b is defined as a direction penetrating the cantilever 22.
  • This example is an example in which peripheral magnetic field detection units 43 and 44 for correction are added based on the acceleration sensor of the first embodiment. This will be described with reference to FIG.
  • the acceleration sensor 1 of this example has two detection units 2b and 2a for detecting acceleration acting along the X axis 10a and the Y axis 1 Ob defined along two orthogonal sides of the IC board 10, respectively.
  • a peripheral magnetic field detecting unit 43 having a magnetic sensitivity direction along the X axis 10a and a peripheral magnetic field detecting unit 44 having a magnetic sensitivity direction along the Y axis 10b are provided.
  • the magnetic detection head unit 23 constituting the detection units 2a and 2b and the peripheral magnetic field detection units 43 and 44 have the same specifications except that the winding directions of the electromagnetic coils 25 and 45 are different. It is. Therefore, when the acceleration acting on the acceleration sensor 1 is zero, the peripheral magnetic field detection units 43 and 44 generate an induced voltage whose magnitude is substantially the same as that of the corresponding magnetic detection head unit 23 in the opposite polarity.
  • the electromagnetic coil 25 of the magnetic detection head unit 23 of the detection unit 2a and the electromagnetic coil 45 of the peripheral magnetic field detection unit 43 are connected in series via the conductive pattern 101. is there.
  • the electromagnetic coil 25 of the magnetic detection head unit 23 of the detection unit 2b and the electromagnetic coil 45 of the peripheral magnetic field detection unit 44 are similarly connected in series. Therefore, in the acceleration sensor 1, the output signal obtained by subtracting the induced voltage output from the magnetic field detecting unit 43 (44) from the induced magnetic pressure output from the magnetic detection head unit 23 of the detection unit 2a (2b) is input to the IC chip 12. Is done.
  • an induced voltage having a magnitude corresponding to the magnetic field strength of the peripheral magnetic field is generated.
  • an induced voltage having a magnitude corresponding to the sum of the magnetic field strength of the magnetic body 21 and the magnetic field strength of the peripheral magnetic field is generated in the electromagnetic coil 25 of the magnetic detection head unit 23.
  • the peripheral magnetic field detection units 43 and 44 and the magnetic detection head unit 23 generate, as described above, an induced voltage of positive / negative polarity with respect to the peripheral magnetic field. Therefore, in the acceleration sensor 1 of this example in which the electromagnetic coil 25 of the magnetic detection head unit 23 and the electromagnetic coil 45 of the peripheral magnetic field detection units 43 and 44 are connected in series, the component due to the magnetic field strength of the peripheral magnetic field can be canceled.
  • the other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.
  • the magnetization directions M of the magnets 21 in the detection units 2a and 2b are configured to be the same, the axial directions of the amorphous wires 24 in the respective magnetic detection heads 23 can be made substantially coincident. Can be.
  • the output signals of the detection units 2a and 2b can be corrected using the common peripheral magnetic field detection unit 43.
  • This example is an example in which a detection unit 2c for detecting acceleration in the Z-axis direction is added based on the acceleration sensor of the third embodiment. This will be described with reference to FIG.
  • the acceleration sensor 1 includes a detection unit 2b, 2a for detecting acceleration along the X axis 10a and the Y axis 1 Ob defined along two orthogonal sides of the IC board 10, and along the X axis 10a.
  • the acceleration along the Z axis 10c that is the normal direction of the IC substrate 10 is detected.
  • a detection unit 2c In addition to the peripheral magnetic field detection unit 43 that detects the magnetic field strength and the peripheral magnetic field detection unit 44 that detects the magnetic field strength along the Y axis, the acceleration along the Z axis 10c that is the normal direction of the IC substrate 10 is detected. And a detection unit 2c.
  • the detection unit 2c includes a plate-shaped cantilever 22 disposed so that both side surfaces are substantially parallel to the surface of the IC substrate 10, and a magnet body disposed on one side surface of the cantilever 22. 21 and a magnetic detection head unit 23 for detecting the magnetism of the magnet body 21.
  • the magnet body 21 is disposed adjacently along the axial direction of the cantilever 22, and has a first magnet body 21 a and a second magnet body 21 b which penetrate the cantilever 22 and exhibit mutually opposite magnetizing directions M.
  • the magnetic detection head section 23 has exactly the same specifications as those of the detection unit 2b.
  • each magnetic detection head unit 23 and all of the peripheral magnetic field detection units 43 and 44 are configured to be controlled in a time-division manner. That is, in the IC chip 12 of the present embodiment, the electronic switch (the reference numeral 128 in FIG. 9A) in the IC chip of the first embodiment is formed into five channels.
  • This example is an example in which a non-magnetic region 200 is interposed between the first magnet body 21a and the second magnet body 21b as shown in FIGS.
  • the first magnet body 21a and the second magnet body 21b are separated from each other. , And is fixed to the cantilever 22.
  • a non-magnetizing member 201 made of non-magnetized resin is provided in the non-magnetized area 200.
  • the fixed end 221 of the cantilever 22 is fixed to the IC substrate 10 via a support member 280.
  • the support member 280 extends from the base 281 to the free end 222 of the cantilever 22 while providing a gap 289 between the base 281 to which the fixed end 221 is joined and the cantilever 22. Extended portion 282.
  • the size and arrangement of the magnet body 21 can be, for example, as follows.
  • the length G of the non-magnetic region 200 is, for example, 0.6 mm or less
  • the length L of the magnet body 21 is 0.2 to 0.6 mm
  • the width W is 0.2 to 0.8 mm
  • the force H can be set to 0.05-0.2mm.
  • the length is a length along the arrangement direction of the first magnet body 21a and the second magnet body 21b, and is a direction along the direction from the fixed end 221 of the cantilever 22 to the free end 222.
  • the length is along.
  • the width W is a width in a direction perpendicular to the direction of the length L and parallel to the surface of the cantilever 22.
  • the height H is a height in a direction perpendicular to the surface of the cantilever 22.
  • the acceleration sensor 1 has fixing means for fixing the positional relationship between the first magnet body 21a and the second magnet body 21b.
  • the fixing means is means for integrally joining the first magnet body 21a and the second magnet body 21b.
  • the first magnet body 21a and the second magnet body 2 lb are combined.
  • the non-magnetized members 201 are fixed to each other and integrally formed.
  • the first magnet body 21a, the second magnet body 21b, and the non-magnetic member 201 may be made of an integral magnet material.
  • the first magnet body 21a and the second magnet body 21b are arranged such that one end and the other end of the unmagnetized integral magnet material are in opposite directions to each other. Can be obtained by magnetizing.
  • the non-magnetized region 200 (non-magnetized member 201) can be obtained by not magnetizing an intermediate portion between one end and the other end of the magnet material.
  • the cantilever 22 also has a Ni—P alloy force, and the support member 280 is made of ceramics.
  • a multilayer metal layer 31 composed of a number of metal layers is interposed.
  • the multilayer metal layer 31 includes a first metal layer 311 adjacent to the support member 280 and a second metal layer 312 adjacent to the cantilever 22.
  • the first metal layer 311 is made of at least one of Ti, Cr, and A1
  • the second metal layer 312 is made of at least one of Cu, Au, and Ag.
  • the support member 280 is provided with a conductive layer 32 on a surface of the extension 282 opposite to the cantilever 22, and the conductive layer 32 is electrically connected to the cantilever 22.
  • the conductive layer 32 is connected to the ground (ground) of an electric circuit formed on the IC substrate 10.
  • the conductive layer 32 is preferably formed on the entire surface of the opposing surface, but may be formed on a part thereof.
  • the magnet body 21 is made of a resin magnet, or a resin layer formed on a joint surface with the cantilever.
  • the cantilever 22 has a metal layer (passivation film forming metal layer 33) for forming a stable passivation film on the joint surface with the magnet 21.
  • the passivation film forming metal layer 33 is made of any of Cr, Al, Zn, and Ti.
  • the magnet body 21 is, for example, a sintered magnet or the like, a resin layer is formed on the contact surface with the cantilever 22.
  • the magnet body 21 is a resin magnet, the magnet body 21 is formed directly on the passivation film forming metal layer 33 formed on the cantilever 22.
  • an L-shaped support member 280 made of ceramics is manufactured. Dimensions of support material 280, width w force SO. 6mm, length al force 2.Omm, height of substrate hi hi force ⁇ O. 4mm, 3 ⁇ 4 282 height h2 force SO. 3mm Yes, the length of a2 is 0.4mm.
  • the surface of the L-shaped step portion 288 of the support member 280 that is, the surface of the extension portion 282 of the support member 280 that faces the cantilever 22, Niren
  • the conductive layer 32 having a thickness of 0.1 ⁇ m is formed on the side surface of the base body 281 by sputtering Cr.
  • a sacrificial layer 34 to be removed later is placed on the L-shaped step portion 288 from above the conductive layer 32 to form a rectangular parallelepiped as a whole.
  • a Ti layer having a thickness of 0.07 ⁇ m is sputtered on the surface formed by the sacrificial layer 34 and the base portion 281 of the support member 280 by a sputtering process, and further, a 0.3 m-thick layer is formed under vacuum.
  • the multilayer metal layer 31 including the first metal layer 311 and the second metal layer 312 is formed by sputtering the Cu layer.
  • a cantilever 22 of Ni—P is formed by patterning. Its dimensions are 3 ⁇ m thick, 0.5 mm wide and 1.9 mm long.
  • a metal layer 33 for forming a passivation film is arranged by sputtering Cr in a region where the magnet body 21 is to be arranged.
  • an ink magnet raw material 219 composed of SmFeN (75% by weight) and epoxy resin (25% by weight) is printed on a predetermined position on the passivation film forming metal layer 33.
  • a photosensitive resin as the non-magnetized member 201 is applied to a predetermined position. Epoxy resin and other known resins can be used as the resin.
  • the ink magnet raw material 219 is oriented with respect to the cantilever 22 by a magnetic field in a direction desired to be obtained.
  • a first magnet body 21a and a second magnet body 21b are obtained.
  • the above orientation is a necessary step when the ink magnet raw material 219 is an anisotropic material, and is an unnecessary step when an isotropic material is used.
  • the sacrificial layer 34 and the Ti layer and the Cu layer thereon are removed by etching. This is for making the cantilever material a single layer of Ni—P.
  • first magnet body 21a and the second magnet body 2 lb are heat-treated by heating the acceleration sensing component 20 at 100 ° C. or higher.
  • the obtained acceleration sensing component 20 is placed on the IC substrate 10 as shown in FIG. Secure in position.
  • the manufacturing form of the magnet body 21 may be any known form, as described above.
  • a printing method for example, a printing method, a dispenser method, a sticking method, a dipping method, a vapor deposition method (PVD, CVD) and the like can be used.
  • a sintered magnet, a bonded magnet, or the like can also be used.
  • a metal magnet such as a ferrite or an alnico magnet, or a known magnet such as an SmCo-based, SmFeN-based, or NdFeB-based magnet can be used.
  • thermosetting resin thermoplastic resin, epoxy resin, phenol resin, polyamide resin, nylon resin, or the like can be used as the resin.
  • the orientation state of the magnet material can be either isotropic or anisotropic.
  • the production method is performed, for example, by applying an orientation magnetic field to a printed mixture of magnet powder and resin, and then magnetizing the mixture.
  • the coercive force of the magnet body is required to be 0.64 MAZm or more, for example, since the soldering temperature when the acceleration sensing component 20 is assembled into the IC substrate 10 is 180 to 300 ° C.
  • the magnet body used is not limited to the above.
  • the configuration of the acceleration sensor 1 of the present embodiment other than the above-described acceleration detection component 20 is the same as that of the first embodiment.
  • the non-magnetic region 201 is interposed between the first magnet body 21a and the second magnet body 21b, a large amount of magnetic flux can be transmitted from the magnet body 21 over a wide range. Can be generated. Therefore, the detection of the magnetic flux in the magnetic detection head unit 23 becomes easy. As a result, the displacement of the cantilever 22 can be easily detected by the magnetic detection head unit 23, and the highly sensitive acceleration sensor 1 can be obtained.
  • first magnet body 21a and second magnet body 21b are fixed. Therefore, even if torques in opposite directions are applied to the first magnet body 21a and the second magnet body 21b due to a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism, it is possible to prevent the cantilever 22 from being deformed because both are fixed. Can be prevented.
  • the cantilever 22 itself is required to be easily deformed, and depending on the arrangement method of the magnet body 21 with respect to the cantilever 22, the material and shape of the cantilever 22, the magnet material, the shape, and the like, the acceleration sensor 1 may be used. It may be difficult to ensure detection accuracy. In other words, simply by arranging the first magnet body 21a and the second magnet body 21b having the mutually opposite magnetizing directions on the cantilever 22, rotational torques in opposite directions are applied to both magnet bodies 21. Due to the operation, the cantilever 22 may be deformed around the space between the first magnet body 21a and the second magnet body 21b. In this case, even when there is no acceleration, a displacement of the cantilever 22 occurs due to a peripheral magnetic field such as terrestrial magnetism, and an apparent acceleration is detected, resulting in a sensor error. Can be greatly reduced.
  • the fixing means is a means for integrally combining the first magnet body 21a, the second magnet body 21b, and the non-magnetic member 201, the combined body approximates a rigid body. By being in the state, it is possible to prevent the above-described torques in the opposite directions from being applied to the cantilever 22 itself, and to prevent deformation thereof.
  • the support member 280 has the base part 281 and the extension part 282, the support member 280 (the acceleration sensing component 20) to which the force fulcrum 22 is fixed is attached to the IC substrate 10. In this case, the handling of the acceleration sensing component 20 can be facilitated. That is, when the acceleration sensing component 20 is handled, it is preferable to hold the other portion, that is, the support member 280, in order to prevent the cantilever 22 from being deformed. Therefore, by setting the shape of the support member 280 to the shape described above, the support member 280 can be easily gripped, and handling of the acceleration sensing component 20 can be facilitated.
  • the length al of the support member 280 is made slightly longer (for example, about 0.1 mm) than the length of the cantilever 22 so that when the both ends in the longitudinal direction of the support member 280 are gripped, the force cantilever 22 is touched. It is easy to do so.
  • the cantilever 22 since the cantilever 22 also has a Ni-P alloy force, it has an elastic modulus as a spring characteristic. Therefore, the area where elastic deformation is possible is wide and the breaking strength is high. As a result, it is possible to obtain a highly durable cantilever 22 having high acceleration detection accuracy.
  • the cantilever 22 As a material of the cantilever 22, another material can also be used as long as the material has characteristics equal to or more than the above.
  • the multilayer metal layer 31 is interposed between the support member 280 and the fixed end 221 of the cantilever 22, so that the adhesion between the support member 280 and the cantilever 22 is improved. be able to.
  • the multilayer metal layer 31 is formed of a first metal layer 311 having at least one force of at least one of Ti, Cr and A1.
  • the first metal layer 311 secures the bonding property with the support member 280
  • the second metal layer 312 secures the bonding property with the cantilever 22, thereby improving the adhesion between the support member 280 and the cantilever 22. Can be improved.
  • the support member 280 is provided with the conductive layer 32, the extended portion 2 of the support member 280 is provided.
  • the opposing surface of the cantilever 22 at 82 can be prevented from being charged, and the displacement of the cantilever 22 due to electrostatic force can be prevented. Thereby, a more accurate acceleration sensor 1 can be obtained.
  • the cantilever 22 has the passivation film metal layer 33 disposed on the joint surface with the magnet 21. Thereby, since the affinity between the passivation film and the resin is high, the adhesion between the cantilever 22 and the magnet body 21 can be improved.
  • the passivation film has bonds on the surface, such as oxygen groups and hydroxyl groups, on the surface, and has high affinity with the resin. Then, in the stable passivation film, bonds such as oxygen groups and hydroxyl groups appear uniformly, and the affinity with the resin becomes higher. As described above, by increasing the chemical bonding force between the Ni—P alloy and the resin, the bonding force between the cantilever 22 and the magnet body 21 can be improved.
  • the passivation film forming metal layer 33 is made of any of Cr, Al, Zn and Ti, a particularly stable passivation film can be formed.
  • the third embodiment has the same functions and effects as the first embodiment. (Example 6)
  • the rigidity of the magnet fixing area (free end 222) of the cantilever 22 to which the first magnet body 21a and the second magnet body 21b are fixed is determined by the magnet fixing area.
  • the rigidity of the portion of the cantilever 22 on the fixed end 221 side is larger than that. That is, the reinforcing layer 223 is formed so as to overlap the magnet fixing region of the cantilever 22.
  • the magnet 21 is provided on the reinforcing layer 223 via the metal layer 33 for forming a passive film.
  • a reinforcing layer 224 is also formed on the fixed end 221 of the cantilever 22.
  • These reinforcing layers 223, 224 have a thickness of, for example, 3 to: LOO / zm.
  • the non-magnetic region 200 is made of air. This is because the rigidity of the cantilever 22 is imparted to the cantilever 22 by the reinforcing layer 223, so that it is not necessary to particularly integrate the first magnet body 21a and the second magnet body 21b.
  • the Ni-P layer is patterned to a thickness of 20 m on the magnet fixing area (free end 222) and a predetermined portion of the fixed end 221 of the cantilever 22. I do.
  • the reinforcing layers 223 and 224 are formed.
  • non-magnetic member (see reference numeral 201 in FIG. 22) shown in the fifth embodiment is not provided.
  • the reinforcing layers 223 and 224 are not formed in the intermediate portion of the cantilever 22, elastic deformation of the cantilever 22 due to acceleration can be sufficiently allowed. In addition, it has the same function and effect as the fifth embodiment.
  • This example is an example in which an opening 225 is formed in the cantilever 22 as shown in FIGS.
  • the opening 225 is formed between the fixed end 221 and the magnet 21.
  • FIG. 31 shows the case where the opening 225 is provided in the cantilever 22 of the acceleration sensing component 20 of the fifth embodiment
  • FIG. 32 shows the case where the opening 225 is provided in the cantilever 22 of the acceleration sensing component 20 of the sixth embodiment. Is shown.
  • an opening 225 is provided in a region where the reinforcing portions 223 and 224 of the cantilever 22 are not formed.
  • the acceleration sensor 1 since the elastic modulus of the cantilever 22 can be partially reduced, the amount of elastic deformation of the cantilever 22 with respect to a constant acceleration can be increased. Therefore, the acceleration sensor 1 with higher sensitivity can be obtained.
  • This example shows the relationship between the size and arrangement of the first magnet body 21a and the second magnet body 21b, as shown in FIGS. 33 to 37, and the magnitude of the magnetic flux density generated in the magnetic detection head unit 23. This is an example investigated.
  • various magnet bodies 21 having different lengths L, heights H, and widths W were prepared. Then, the magnet bodies 21 (the first magnet body 21a and the second magnet body 21b) having the same size and shape were fixed to the cantilever 22. The gap between the two magnets 21 at that time, that is, the length G of the non-magnetized region 220 was varied between 0 and 1.0 mm.
  • the length L, height H, width W, and length G are defined in accordance with the definition method shown in Example 5 (see FIG. 22).
  • the arrangement of the magnet body 21 is the same as that of the fifth embodiment except for the dimensional relationship.
  • the acceleration sensing component 20 is arranged such that the distance between the second magnet body 21b and the magnetic detection head unit 23 is 0.1 mm as shown in FIG. Then, when the magnetic detection head unit 23 is displaced by 10 m in the Z direction in FIG. 33 from the center in the height direction of the second magnet body 21b, the magnetic flux density in the X-axis direction detected by the magnetic detection head unit 23 was measured. This magnetic flux density is defined as Bx.
  • the magnetic flux density detected by the same method as described above is B0.
  • the type of the magnet body 21 also uses the resin magnet introduced in “Example of the method of manufacturing the acceleration sensing component 20” in the fifth embodiment, and uses the magnetic powder made of SmFeN (75% by weight). An epoxy resin (residue) and a material having strength were used. The maximum energy product BHmax of the magnet body 21 is 9.6 kj / m 3 . Also, the measurement range of the magnetic detection head section 23 was set to 3G or less.
  • the length G of the non-magnetic region 200 and the magnetic flux density ratio BxZBO I checked the relationship.
  • the length L of the magnet body 21 was 0.4 mm, and the width W was 0.5 mm.
  • the width W of the magnet body 21 is 0.2 mm, 0.5 mm, and 0.7 mm, respectively
  • the length G of the non-magnetic region 200 and the magnetic flux density ratio BxZBO Investigated the relationship.
  • the length L of the magnet body 21 was 0.4 mm, and the height H was 0.08 mm.
  • the magnetic flux density Bx is increased, and the length G is set to 0.6 mm or more. As a result, the magnetic flux density Bx becomes substantially equal to B0 and saturates.
  • the height H or the width W of the magnet body 21 hardly affects the relationship between the length G of the non-magnetized region 200 and the magnetic flux density ratio BxZBO.
  • the length L of the magnet 21 as shown in FIG. 34 affects the relationship between the length G of the non-magnetized region 200 and the magnetic flux density ratio BxZBO. Length of the dagger area 200 G The effect of improving the magnetic flux density Bx by widening is increased.
  • the length G of the non-magnetized region 200 and the length L of the unit magnets (the first magnet 21a and the second magnet 21b) adjacent to the non-magnetized region 200 are: It is preferable to have a relationship of G ⁇ 0.38L + 0.16mm, which helps.
  • the length G of the non-magnetic region 200 is preferably as small as possible from the viewpoint of securing the formation region of the magnet body 21 in the cantilever 22 and downsizing the cantilever 22.
  • the length G of the non-magnetic region be selected as small as possible while satisfying the inequality.
  • the length G is preferably 0.6 mm or less.
  • test results of this example are considered to be valid at least within the range of the size and arrangement dimensions (L, H, W, G) of the magnet shown in Example 5 (see FIG. 22). In this range, it is appropriate to satisfy G ⁇ 0.38L + 0.16mm.
  • the peripheral magnetic field detecting section 230 for detecting the peripheral magnetic field acting on the magnetic detecting head section 23 is provided, and the peripheral magnetic field is detected from the output voltage of the magnetic detecting head section 23.
  • 9 shows an example of an acceleration sensor 1 having a subtraction circuit 51 for subtracting an output voltage of a unit 230.
  • the peripheral magnetic field detecting section 230 is, similarly to the magnetic detecting head section 23, formed of an Ml element including a magnetic sensitive body 240 and an electromagnetic coil 250 wound around the outer periphery of the magnetic sensitive body 240.
  • the Ml element is as described in the first embodiment.
  • the subtraction circuit 51 is incorporated in an electronic circuit 5 as shown in FIG. 39, for example. That is, the electronic circuit 5 includes a signal generator 52, a magnetic detection head unit 23, a peripheral magnetic field detection unit 230, a signal processing unit 53, and the subtraction circuit 51.
  • the pulse signal generated from the signal generator 52 is input to the magnetic sensing units 24 and 240 of the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230, respectively.
  • the signal processing unit 53 extracts the output voltage from the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230 via the synchronous detection 531 that opens and closes in synchronization with the input of the pulse signal, and amplifies the output voltage with the amplifier 532.
  • Two signal processing units 53 are provided corresponding to the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230, respectively, and output signals processed by the respective signal processing units 53 are input to the subtraction circuit 51. . Then, in the subtraction circuit 51, the output of the peripheral magnetic field detection unit 230 is subtracted from the output of the magnetic detection head unit 23, and is output as a final measurement signal.
  • the influence of the peripheral magnetic field acting on the magnetic detection head unit 23 can be detected by the peripheral magnetic field detection unit 230. As a result, it is possible to correct the influence of the peripheral magnetic field from the output from the magnetic detection head unit 23 and measure more accurate acceleration.
  • the subtraction circuit 51 subtracts the output of the influence of the peripheral magnetic field from the output of the magnetic detection head unit 23 as described above, so that the acceleration can be detected easily and accurately.
  • This example is an example in which the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230 are integrally formed as shown in FIGS.
  • the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230 share one magnetic sensitive body 24.
  • Electromagnetic coils 25 and 250 are wound around the perimeter of the single magnetic sensing element 24, and the part where the electromagnetic coil 25 is wound becomes the magnetic detection head unit 23, and the part where the electromagnetic coil 250 is wound is the peripheral magnetic field detection unit 230. It becomes. Then, the magnetic detection head section 23 One end of the electromagnetic coil 25 is connected to one end of the electromagnetic coil 250 in the peripheral magnetic field detection unit 230.
  • the electromagnetic coil 25 in the magnetic detection head unit 23 and the electromagnetic coil 250 in the peripheral magnetic field detection unit 230 are wound in opposite directions.
  • a connecting portion between one end of the electromagnetic coil 25 and one end of the electromagnetic coil 250 is a winding direction changing portion 252, and the winding direction of the coil is reversed with the winding direction changing portion 252 as a boundary.
  • This winding method is such that when the same magnetic field acts on each of the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230, an output voltage in the opposite direction is applied to the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230. It is a way of winding that can occur.
  • the method of forming the electromagnetic coils 25 and 250 is the same as that of the first embodiment.
  • the line width and the line width of the electromagnetic coils 25 and 250 are both 25 m. In FIG. 41, the line width is drawn wide for convenience.
  • the differential type Ml element 29 is arranged so that the magnetic detection head 23 side faces the magnet body 21 side of the cantilever 22.
  • the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230 are formed with symmetry, and the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit are formed.
  • electrodes 251 and 253 at both ends of continuously formed electromagnetic coils 25 and 250 are configured so that no potential difference occurs.
  • the solid curve and the broken curve correspond to the electromagnetic coils 25 and 250 of the magnetic detection head unit 23 and the peripheral magnetic field detection unit 230 when a uniform magnetic field is applied, respectively. Represents the resulting output voltage.
  • the electrodes 251 and 253 at both ends of the electromagnetic coils 25 and 250 are used.
  • a potential difference occurs. That is, when a magnetic field generated by the magnet body 21 of the cantilever 22 acts on the magnetic detection head unit 23 as a magnetic field other than the peripheral magnetic field, a potential difference is generated between both ends of the electromagnetic coils 25 and 250 in the differential Ml element 29. .
  • the differential Ml element 29 is incorporated in an electronic circuit 50 as shown in FIG. That is, the electronic circuit 50 includes a differential Ml element 29, a signal generator 52, and a signal processing unit 53.
  • the pulse signal generated from the signal generator 52 is input to the magnetic sensitive body 24 of the differential Ml element 29.
  • the signal processing unit 53 extracts the output voltage from the electromagnetic coils 25 and 250 of the differential Ml element 29 via a synchronous detector 531 that opens and closes in synchronization with the input of the pulse signal, and the amplifier 532 Amplify.
  • a configuration may be such that a predetermined voltage is generated between the electrode 251 and the electrode 253.
  • the influence of the peripheral magnetic field can be corrected with a simpler configuration, and accurate acceleration can be detected.
  • the peripheral magnetic field that can be directly detected is limited.
  • the range of the magnitude of the peripheral magnetic field that can be detected is narrowed.
  • a voltage corresponding to the magnetic field by the magnet 21 is output in a state where the output voltage corresponding to the peripheral magnetic field is sufficiently suppressed. Therefore, accurate acceleration can be detected regardless of the magnitude of the peripheral magnetic field.
  • the brute force effect has a very important meaning in a configuration in which a minute change in a magnetic field based on a minute displacement of the magnet body 21 of the cantilever 22 is detected by a highly accurate Ml element.
  • the acceleration sensor 1 can be reduced in size and the number of assembly parts can be reduced. Further, the acceleration sensor 1 with high detection accuracy can be obtained.
  • the magnetic sensitive body 24 of the magnetic detecting head unit 23 and the magnetic sensitive body 240 of the peripheral magnetic field detecting unit 230 are separate bodies and are arranged on a straight line.
  • the magnetic sensing element 24 and the magnetic sensing element 240 are electrically connected in series.
  • the magnetic sensing element 24 of the magnetic detecting head unit 23 and the magnetic sensing element 240 of the peripheral magnetic field detecting unit 230 are arranged in parallel.
  • the magnetic sensitive body 24 and the magnetic sensitive body 240 are arranged in parallel with each other. Further, the magnetic sensitive body 24 and the magnetic sensitive body 240 are electrically connected in series. Others are the same as the tenth embodiment. In the case of this embodiment, the same operation and effect as those of the tenth embodiment can be obtained. Also, compared to the eleventh embodiment, the cantilever 22, the magnetic detection head unit 23, and the peripheral magnetic field detection unit 230 can be arranged more compactly.
  • the Ni-P force is generated and the cross-sectional dimension of the cantilever 22 having the opening 225 is defined.
  • the cantilever 22 of the present example has an opening 225 between the fixed end 221 and the free end 222, and a pair of frames connecting the fixed end 221 and the free end 222 with the opening 225 interposed therebetween. It has a part 226. As shown in FIGS. 51 and 52, the frame portion 226 has the largest thickness and the thickness HI of the portion in a cross-sectional shape of a plane perpendicular to the longitudinal direction of the cantilever 22. When the difference from the thickness H2 of the thinnest part is h and the width is Wf, 20 ⁇ m ⁇ Wf ⁇ 150 ⁇ m
  • the cantilever 22 has a large thickness portion and a small thickness portion in the frame portion 226 as shown in FIG. 51 and FIG. 52 due to the variation in the force that can be formed by the force.
  • the frame portion 226 having a large thickness variation is bent, the frame portion 226 is bent.
  • the thicknesses Hl and H2 of the frame portion 23 are 2 to 5 ⁇ m, and the entire width W of the cantilever 22 is 350 to 1000 / ⁇ .
  • the length LO of the opening 225 is 0.1 to 0.8 mm.
  • the cantilever 22 having excellent flexibility and high strength can be obtained. That is, the displacement of the cantilever 22 with respect to the acceleration can be increased, and the cantilever 22 having excellent durability can be obtained.
  • the cantilever 22 is formed of a Ni—Ti alloy containing 35 to 50% by weight of Ti.
  • the cantilever 22 has a thickness of 0.1 to 6 ⁇ m. Further, the cantilever 22 can be formed by sputtering.
  • the cantilever 22 having excellent shape memory properties can be obtained. Therefore, even when the cantilever 22 is used repeatedly, the position of the free end 222 of the cantilever 22 is prevented from shifting, and accurate measurement can be maintained.
  • the thickness of the cantilever 22 is 0.1 to 6 / ⁇ , it is thus, the cantilever 22 having high strength can be obtained.
  • This example is an example in which the magnet body 21 is made of FePt or NdFeB.
  • the magnet body 21 can be formed by sputtering the free end 222 of the cantilever 22.
  • the length U of the magnet body 21 may be 0.2 to 0.6 mm
  • the width W may be 0.05 to 0.8 mm
  • the height H may be 5 to 200 / ⁇ .
  • the definitions of the length L, the width W, and the height H are based on Example 5 (FIG. 22).
  • L 0.4 mm
  • W 0.5 mm
  • H 80 m.
  • the magnetic performance of the magnet body 21 can be ensured, and a highly accurate acceleration sensor can be obtained.
  • the size of the magnet body 21 can be reduced, so that the size of components can be reduced.
  • the present invention is also possible in a mode in which the above embodiments are appropriately combined.
  • the embodiment 5 may be combined with any one of the embodiments 1 to 4, or the embodiment 14 and the embodiment 15 may be combined. Or by combining them.

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Abstract

　加速度センサ１は、片持梁状をなし、その固定端２２１を中心として回動するように弾性変形するカンチレバー２２と、カンチレバー２２の自由端２２２に設けた磁石体２１と、カンチレバー２２の回動領域の外周側に配置された磁気検出ヘッド部２３を有するものである。カンチレバー２２は、互いに逆向きの磁化方向を呈する第１の磁石体２１ａと第２の磁石体２１ｂとを保持している。第１の磁石体２１ａ及び上記第２の磁石体２１ｂは、それぞれ、一又は複数の単位磁石体からなる。

Description

明 細 書
加速度センサ
技術分野
[0001] 本発明は、磁気検出素子を利用した加速度センサに関する。
背景技術
[0002] 従来、加速度センサとしては、例えば、作用する加速度に応じて変位する磁石体と 、該磁石体が発生する磁界の変化を検出する磁気検出素子とを組み合わせたもの がある。この加速度センサでは、上記磁気検出素子が検出する磁界強度の変化に基 づいて磁石体の変位量、すなわち作用した加速度の大きさを計測する（例えば、特 許文献 1参照。）。
[0003] 特許文献 1：特開 2000— 258449号公報
[0004] し力しながら、上記従来の加速度センサでは、次のような問題がある。すなわち、上 記加速度センサでは、地磁気等の周辺磁界が上記磁石体に作用すると、この磁石 体が方位磁石の針のごとく振る舞い、加速度とは無関係に変位するおそれがある。 特に、この傾向は、微小な磁石体と低弾性のカンチレバーとを組み合わせて小型に 構成した加速度センサほど顕著である。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気検出素子を用い て磁石体の変位を計測する加速度センサにお 、て、周辺磁界の影響を抑制して計 測精度を向上した加速度センサを提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、片持梁状をなし、基板上に立設された支持部材に固定された固定端を 中心として回動するように弾性変形するカンチレバーと、該カンチレバーの自由端に 設けた磁石体と、上記カンチレバーの回動領域の外周側に配置された磁気検出へッ ド部とを有する加速度センサにおいて、
上記磁石体は、互いに逆向きの磁化方向を有する第 1の磁石体と第 2の磁石体と からなり、
上記第 1の磁石体及び上記第 2の磁石体は、それぞれ、一又は複数の単位磁石体 力もなることを特徴とする加速度センサにある。
[0007] 本発明の加速度センサにおける上記磁石体は、上記のごとぐ上記カンチレバーに 保持された上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とからなる。そして、上記加速度セ ンサの上記カンチレバーは、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とが逆向きの磁 化方向を呈するように両磁石体を保持している。そのため、上記第 1の磁石体及び上 記第 2の磁石体は、互いに逆向きの磁気モーメントを有している。なお、この磁気モ 一メントとは、各磁石体の磁極の強さと磁極間距離との積であり、方向性を有するもの である。そして、互いに逆向きの磁気モーメントを有する上記第 1及び上記第 2の磁 石体に地磁気等の周辺磁界が作用すると、磁気モーメントに応じてトルクが発生する 。このトルクは、例えば、方位磁石の針を回転させる回転力と同様のものであり、上記 磁気モーメントの向きに依存した方向性を有する。
[0008] 上記カンチレバーに保持した上記磁石体にトルクが発生すると、上記カンチレバー に弹性的な変形が生じ、上記磁石体に変位を生じるおそれがある。ここで、上記カン チレバーは、上記磁石体に生じるトルクの向きに応じた所定の方向に弾性変形を生 じる。したがって、上記磁石体に作用するトルクの向きが逆向きであれば、磁石体の 変位方向も逆になる。
[0009] 本発明の加速度センサでは、周辺磁界の作用により上記第 1の磁石体及び上記第 2の磁石体に逆方向のトルクが発生する。そのため、上記第 1の磁石体と上記第 2の 磁石体との組み合わせにより、上記カンチレバーに発生する弹性的な変形を効果的 に抑制できる。上記第 1の磁石体に生じたトルクによるカンチレバーの変形方向と、 上記第 2の磁石体に生じたトルクによるカンチレバーの変形方向とが逆となり、相互 に打ち消し合うように作用するからである。それ故、上記加速度センサでは、周辺磁 界の影響により上記磁石体が変位するおそれが少ない。
[0010] さらに、上記磁石体は、逆向きの磁化方向を呈する上記第 1の磁石体と上記第 2の 磁石体とを組み合わせたものである。そのため、上記第 1の磁石体の磁力線と上記 第 2の磁石体の磁力線との結びつきにより、上記磁石体の周囲には閉ループ状の磁 界が形成される。それ故、本発明の加速度センサは、周囲への磁束の漏洩が少なく 、電磁波ノイズの発生源となるおそれが少ない。
[0011] 以上のように、本発明の加速度センサにおける上記磁石体は、地磁気等の周辺磁 界中に置かれたときでも上記磁石体が変位するおそれが少ない。それ故、この磁石 体を利用した加速度センサは、計測精度の優れたものとなる。また、上記加速度セン サは、周囲への磁束の漏洩が少なぐ電子回路への搭載性に優れたものである。な お、上記加速度センサで計測し得る加速度としては、重力加速度と、運動加速度とが ある。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]実施例 1における、加速度センサを示す斜視図。
[図 2]実施例 1における、磁気検出ヘッド部を示す正面図。
[図 3]実施例 1における、磁気検出ヘッド部の断面構造を示す断面図。
[図 4]実施例 1における、磁気センシング部を説明する斜視図。
[図 5]実施例 1における、電磁コイルを説明する斜視図。
[図 6]実施例 1における、加速度センサ内部の ICチップの電気回路を示す等価回路 図。
[図 7]実施例 1における、アモルファスワイヤに通電するノ ルス電流と、電磁コイルに 発生する誘起電圧との関係を示すグラフ。
[図 8]実施例 1における、加速度センサ内部の ICチップの電気回路を示す回路図。
[図 9a]実施例 1における、検知ユニットの磁石体の構成を示す説明図。
[図 9b]参考例における、検知ユニットの磁石体の構成を示す説明図。
[図 10]実施例 2における、磁石体の構成その 1を示す説明図。
[図 11]実施例 2における、磁石体の構成その 2を示す説明図。
[図 12]実施例 2における、磁石体の構成その 3を示す説明図。
[図 13]実施例 2における、磁石体の構成その 4を示す説明図。
[図 14]実施例 2における、磁石体の構成その 5を示す説明図。
[図 15]実施例 2における、磁石体の構成その 6を示す説明図。
[図 16]実施例 2における、磁石体の構成その 7を示す説明図。 圆 17]実施例 2における、磁石体の構成その 8を示す説明図。
[図 18]実施例 3における、加速度センサを示す斜視図。
[図 19]実施例 3における、その他の加速度センサを示す斜視図。
[図 20]実施例 4における、加速度センサを示す斜視図。
[図 21]実施例 5における、加速度センサを示す斜視図。
[図 22]実施例 5における、加速度感知部品を示す斜視図。
圆 23]実施例 5における、支持部材を示す斜視図。
圆 24]実施例 5における、加速度感知部品の製造方法を示す断面説明図。
圆 25]実施例 5における、図 24に続く加速度感知部品の製造方法の断面説明図。
[図 26]実施例 5における、図 25に続く加速度感知部品の製造方法の断面説明図。 圆 27]実施例 5における、図 26に続く加速度感知部品の製造方法の断面説明図。
[図 28]実施例 5における、加速度感知部品を示す断面図。
[図 29]実施例 6における、加速度感知部品を示す斜視図。
[図 30]実施例 6における、加速度感知部品を示す断面図。
[図 31]実施例 7における、加速度感知部品を示す斜視図。
[図 32]実施例 7における、他の加速度感知部品を示す斜視図。
圆 33]実施例 8における、試験方法を示す説明図。
[図 34]実施例 8における、長さ Lの異なる 3種類の磁石体についての測定結果を示す 線図。
[図 35]実施例 8における、高さ Hの異なる 3種類の磁石体についての測定結果を示 す線図。
[図 36]実施例 8における、幅 Wの異なる 3種類の磁石体についての測定結果を示す 線図。
[図 37]実施例 8における、磁束密度比 BxZBOが 0. 95を確保するための磁石体の 長さ Lと非磁化領域の長さ Gとの関係を示す線図。
[図 38]実施例 9における、加速度センサを示す斜視図。
圆 39]実施例 9における、減算回路を組み込んだ電子回路の説明図。
[図 40]実施例 10における、差動型 Ml素子の平面図。 [図 41]実施例 10における、差動型 MI素子の部分斜視図。
[図 42]実施例 10における、カンチレバーと差動型 Ml素子との位置関係を示す説明 図。
[図 43]図 40の B— B線矢視断面図。
[図 44]実施例 10における、差動型 Ml素子の周辺磁界と出力電圧との関係を示す線 図。
[図 45]実施例 10における、差動型 Ml素子を組み込んだ電子回路図。
[図 46]実施例 11における、差動型 Ml素子の平面図。
[図 47]実施例 12における、差動型 Ml素子の平面図。
[図 48]図 47の C C線矢視断面図。
[図 49]実施例 13における、カンチレバーの平面図。
[図 50]図 49の D— D線矢視断面図。
[図 51]実施例 13における、フレーム部の断面説明図。
[図 52]実施例 13における、フレーム部の他の断面説明図。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 本発明における加速度センサの用途としては、様々な用途がある。例えば、自動車 や、自立移動ロボットの運動情報を計測するのに用いたり、設置型ロボットのロボット アーム等のマ-ュピユレータの制御用に用いることができる。さらには、 PDAや携帯 電話等の携帯機器に搭載することもできる。特に、電気回路の集積度の高い PDAや 携帯電話等の場合には、電磁波ノイズによる悪影響が顕在化するおそれが高!、ため 、本発明の加速度センサが特に有効となる。
また、本発明の上記磁気検出ヘッド部は、ホール素子、磁気インピーダンス素子、 磁気抵抗素子、フラックスゲート等の磁気検出用の素子等を用いて構成することがで きる。さら〖こ、上記磁石体は、フェライト、希土類磁石等により形成することができる。 なお、上記「固定端を中心として回動する」とは、カンチレバーが橈むことにより、力 ンチレバーの自由端が変位し角度変化することを意味する。
[0014] また、上記第 1の磁石体の磁気モーメントの大きさと、上記第 2の磁石体の磁気モ 一メントの大きさとは、略等しいことが好ましい。 この場合には、上記第 1の磁石体及び上記第 2の磁石体に周辺磁界が作用したと き、相互に逆向きであって略等しい大きさのトルクを発生させることができる。したがつ て、上記磁石体を保持する上記カンチレバーの弾性変形を抑制でき、上記磁石体の 変位をさらに抑制することができる。
[0015] また、上記第 1の磁石体或いは上記第 2の磁石体を構成する上記各単位磁石体は 、他の単位磁石体と隣接して隙間なく配置してあることが好ま 、。
この場合には、上記各単位磁石体を、他の単位磁石体と接触させた状態で配設す ることで、互いの磁束の結合がさらに強くなり、その周囲に閉ループ状の磁界を形成 できる。それ故、磁束の漏洩範囲を極めて小さくすることができる。
例えば、複数のカンチレバー及び磁気検出ヘッド部を相互に近付けて配設したとき の磁気的な相互干渉を抑制できる。それ故、 2軸或は 3軸の加速度センサを極めて 小型のモジュールとしてパッケージングすることができる。
[0016] また、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体との間には、非磁ィ匕領域が介在してい てもよい。
この場合には、上記磁石体力 多くの磁束を広い範囲で発生させることができるた め、上記磁気検出ヘッド部における磁束の検知が容易となる。これにより、カンチレバ 一の変位を磁気検出ヘッド部により検出し易くなり、感度の高い加速度センサを得る ことができる。
なお、上記非磁ィ匕領域は、例えば、磁化されていない榭脂等のいわゆる「非磁性材 料」を非磁ィ匕部材として配置してもよ 、し、特に部材を配置することなく「非磁性」であ る空気によって構成することもできる。また、上記非磁化領域に配置する非磁化部材 は、第 1の磁石体及び第 2の磁石体によって生じる磁界あるいは地磁気等の周辺磁 界下において、非磁性材料と同様な挙動を示すものであればよぐ例えば、配向'着 磁により磁ィ匕されて 、な 、磁石用材料を用いることもできる。
[0017] また、上記非磁化領域の長さ Gと、該非磁化領域に隣接する上記単位磁石体の長 さ Lとは、
G≥0. 38L + 0. 16mm
の関係を有することが好ま 、。 この場合には、上記磁石体が、より多くの磁束を効率良くより広い範囲で形成するこ とがでさる。
ここで、上記長さ G及び長さ Lは、第 1の磁石体と第 2の磁石体との配列方向に沿つ た長さである。
[0018] 上記長さ Gが G< 0. 38L + 0. 16mmの場合には、上記非磁化領域を形成するこ とによる効果を充分に得ることが困難となり、カンチレバーの変位の検出容易化が困 難となるおそれがある。
また、上記非磁ィ匕領域の長さ Gは、例えば 0. 6mm以下であることが好ましい。上 記長さ Gが 0. 6mmを超えると、カンチレバーにおける磁石体の形成領域を確保する ことが困難となり、カンチレバーの小型化が困難となるおそれがある。
[0019] また、上記加速度センサは、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体との互いの位置 関係を固定するための固定手段を有することが好ましい。
この場合には、地磁気等の周辺磁界によって上記第 1の磁石体と第 2の磁石体に 互いに反対方向のトルクが力かっても、両者が固定されていることにより、カンチレバ 一が変形することを防ぐことができる。
カンチレバー自体は、変形しやすさが必要とされており、カンチレバーに対する磁 石体の配置方法、カンチレバーの材質、形状、磁石体の材質、形状等によっては、 加速度センサの検出精度を確保することが困難となるおそれがある。即ち、カンチレ バーに、単に互いに逆向きの磁化方向を有する第 1の磁石体と第 2の磁石体とを配 置するのみでは、両磁石体に反対方向の回転トルクが働くことによって、第 1の磁石 体と第 2の磁石体の間を中心にカンチレバーが変形してしまう場合がある。この場合 には、加速度が無い状態でも、地磁気等の周辺磁界によりカンチレバーの変位が生 じ、見かけ上加速度が検出され、センサの誤差となる。
そこで、上記構成をとることにより、このセンサの誤差を大幅に低減できる。
[0020] また、上記固定手段は、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とを一体化する手段 であることが好ましい。
この場合には、第 1の磁石体と第 2の磁石体とが充分な剛性をもって一体化されて いることにより、第 1の磁石体と第 2の磁石体に互いに反対方向のトルクが力かっても 、この互いに反対方向のトルクがカンチレバーに力かることを防ぎ、その変形を防ぐこ とがでさる。
なお、上記第 1の磁石体と第 2の磁石体との間に非磁化部材を介在させる場合に は、この非磁化部材をも、上記第 1の磁石体及び第 2の磁石体と一体化させる。
[0021] また、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とは、一体の磁石用材料からなるもの であってもよい。
この場合には、互いに反対方向のトルクがカンチレバーに力かることを確実に防ぐ ことができる。
また、この場合、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とは、例えば、未着磁の状 態の上記一体の磁石用材料の一端と他端とを、それぞれ互いに反対の磁ィ匕方向と なるよう〖こ着磁すること〖こより得ることができる。また、上記磁石用材料の一端と他端と の間の中間部分を着磁しな 、ことにより、非磁ィ匕領域を得ることができる。
なお、この非磁ィ匕領域は多少の磁ィ匕を避けることができない場合もあるが、上記非 磁化領域を形成することによる、磁石体の周囲の空間に多くの磁束を広い範囲で発 生させる効果 (磁気検出ヘッド部における磁束密度向上の効果）に特に影響を与え な 、程度であれば、上記多少の磁ィ匕は無視できるものとする。
[0022] また、上記固定手段は、上記カンチレバーのうち少なくとも上記第 1の磁石体の固 定部から上記第 2の磁石体の固定部までの磁石固定領域の剛性を、該磁石固定領 域より上記カンチレバーにおける上記固定端側の部分の剛性よりも大きくする手段で あってもよい。
この場合には、上記磁石体による反対方向のトルクがカンチレバーに力かっても、 これに対する剛性を充分に持たせることにより、カンチレバーの変形を防ぐことができ る。
[0023] 特に、カンチレバーにおいて、少なくとも磁石体が配置されトルクの影響を受ける領 域、すなわち、磁石固定領域の剛性を向上させることで、カンチレバーの変形を防ぎ つつ、該磁石固定領域より上記カンチレバーにおける上記固定端側の部分は、本来 の変形しやすさを持たせるため低 、剛性とすることで、加速度に対して大きな変位を 得る。これにより、地磁気等の周辺磁界に対して反応しない優れた加速度センサを提 供することができる。
さらに、磁石固定領域の剛性を増すために、カンチレバーの厚みを増加させた場 合は、上記効果の他に、カンチレバーの自由端における錘の役目を果たす磁石固 定領域の質量を増すことができるため、同じ加速度に対してのカンチレバーの自由 端の変位量が増加する。それによつて、同じ加速度に対する出力を大きくすることが でき、加速度センサの感度を高くできる。
[0024] また、上記カンチレバーは、平板状を呈し、その両側面が面する方向に上記自由 端が変位するように構成してあり、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とは、上記 カンチレバーの両側面のうちの一方に、上記カンチレバーにおける上記固定端から 上記自由端に向力う軸方向と略直交する方向に隣接して配置してあることが好ましい 上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とを、上記カンチレバーの軸方向に略直交 する方向に沿って隣接して配置した場合には、各磁石体力 上記カンチレバーの固 定端までの距離が等しくなる。そのため、周辺磁界中に上記各磁石体が置かれたと きに、各磁石体に生じるトルクによる影響を効果的に相殺することができる。それ故、 上記カンチレバーの自由端が、その両側面が面する方向に弾性変形するおそれを 抑制できる。
[0025] また、上記第 1の磁石体及び上記第 2の磁石体のうちの少なくとも一方は、 2個以上 の複数の単位磁石体より構成されており、該単位磁石体が、上記各磁石体のうち異 なる磁石体を構成する上記単位磁石体と隣り合わせて配置されて ヽることが好ま ヽ この場合には、上記各磁石体を構成する上記単位磁石体を互 、違いに配置するこ とで、上記各単位磁石体の磁気モーメントに周辺磁場が作用して生じるトルクを分散 できる。それ故、このトルクによって上記カンチレバーに生じる変位を一層、抑制する ことができる。さらに、上記各磁石体を構成する上記単位磁石体を互い違いに配置 することで、上記閉ループ状の磁界をさらに小さくすることができる。
[0026] また、上記カンチレバーは、平板状を呈し、その両側面が面する方向に上記自由 端が変位するように構成してあり、第 1の磁石体と上記第 2の磁石体とは、上記カンチ レバーを挟んで対面するように上記両側面にそれぞれ配置してあることが好ま U、。 この場合には、上記カンチレバーを挟んで上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体と を対向して配置すれば、上記第 1の磁石体によるトルクと、上記第 2の磁石体によるト ルクとを均衡させることができる。それ故、周辺磁界の影響により上記カンチレバーに 生じる変位をさらに抑制することができる。
さらに、上記カンチレバーの両側に質量体としての上記各磁石体を配置すれば、 そのバランスが良好となる。そのため、上記磁石体の配設による上記カンチレバーの 捩じれを抑制できる。カンチレバーの捩じれを抑制できれば、加速度センサのゼロ点 ずれや、感度の変化を抑制できる。
[0027] また、上記磁気検出ヘッド部は、作用する磁界の大きさに応じて特性が変化する感 磁体と該感磁体の外周側に卷回した電磁コイルとを含み、上記感磁体に通電する電 流の変化に伴い上記電磁コイルの両端に上記磁界の大きさに応じた電位差を発生 するマグネト 'インピーダンス ·センサ素子（以下、適宜「MI素子」 t 、う）よりなることが 好ましい。
なお、上記電磁コイルは、上記のごとく Ml素子に作用する磁界の特定方向の大き さを検出するための検出コイルである。
ここで、上記感磁体に通電する電流の変化に応じて電磁コイルに誘起電圧を生じ る現象は、 Ml現象と呼ばれるものである。この Ml現象は、供給する電流方向に対し て周回方向に電子スピン配列を有する磁性材料力 なる感磁体について生じるもの である。この感磁体の通電電流を急激に変化させると、周回方向の磁界が急激に変 化し、その磁界変化の作用によって周辺磁界に応じて電子のスピン方向の変化が生 じる。そして、その際の感磁体の内部磁ィ匕及びインピーダンス等の変化が生じる現象 が上記の Ml現象である。
[0028] そして、 Ml素子とは、供給する電流方向に対して周回方向に電子スピン配列を有 する磁性材料からなる感磁体を利用したものである。この感磁体の通電電流を急激 に変化させると、周回方向の磁界が急激に変化し、その磁界変化の作用によって周 辺磁界に応じて電子のスピン方向の変化が生じる。そして、その際の感磁体の内部 磁ィ匕及びインピーダンス等の変化を感磁体に生じる電圧もしくは電流又は、感磁体 の外周に配置した電磁コイルの両端に発生する電圧もしくは電流等に変換するよう 構成した素子が上記の Ml素子である。そして、例えば、この Ml素子と電子回路とを 組み合わせたものが Mlセンサと呼ばれるものである。
[0029] そして、上記感磁体に通電する電流の変化に応じて上記電磁コイルの両端に電位 差を発生する Ml素子により上記磁気検出ヘッド部を構成した場合には、高感度な磁 気検出が可能となり、精度良く上記磁石体の変位を検出することができる。なお、上 記感磁体としては、例えば、線状に形成したものや、薄膜状に形成したものがある。 また、上記感磁体の材質としては、 FeCoSiB、 NiFe等がある。
[0030] また、上記磁気検出ヘッド部は、上記感磁体に通電する電流を 10ナノ秒以内に立 ち上げたとき、或いは、立ち下げたときに、上記電磁コイルの両端に発生する誘起電 圧の大きさを計測することで作用する磁界強度を計測し得るように構成されていること が好ましい。
この場合には、上記のような急激な通電電流の変化により、上記感磁体について、 電子スピン変化の伝播速度に近 、速度に見合う周回方向の磁場変化を生じさせるこ とができ、それにより十分な Ml現象を発現させることができる。
そして、 10ナノ秒以下で通電電流の立ち上げあるいは立ち下げを実施すれば、お よそ 0. 1GHzの高周波成分を含む電流変化を上記感磁体に作用することができる。 そして、上記電磁コイルの両端に発生する誘起電圧を計測すれば、周辺磁界に応じ て上記感磁体に生じる内部磁界変化を、上記誘起電圧の大きさとして計測でき、さら に精度良く周辺磁界の強度を計測することができる。ここで、通電電流の立ち上げあ るいは立ち下げとは、例えば、上記磁気インピーダンス素子に通電する電流の電流 値を、定常電流値の 10 (90) %以上から 90 (10) %以下に変化させることを!、う。
[0031] また、上記磁気検出ヘッド部は、上記感磁体に通電する電流を立ち下げたときに上 記電磁コイルの両端に発生する誘起電圧を計測するように構成されて ヽることが好ま しい。
通電電流を立ち上げる場合に比べて、通電電流を急激に立ち下げる場合は、磁界 の強さに対して上記磁気検出ヘッド部の出力電圧の直線性が良好になる。
[0032] また、上記加速度センサは、上記磁気検出ヘッド部に作用する周辺磁界を検出す る周辺磁界検出部を有し、該周辺磁界検出部は、作用する磁界の大きさに応じて特 性が変化する感磁体と該感磁体の外周側に卷回した電磁コイルとを含み、上記感磁 体に通電する電流の変化に伴い上記電磁コイルの両端に上記磁界の大きさに応じ た電位差を発生する Ml素子よりなることが好ま 、。
この場合には、上記周辺磁界検出部によって、上記磁気検出ヘッド部に作用する 上記周辺磁界の影響を検出することができる。これにより、上記磁気検出ヘッド部に おける出力から、周辺磁界の影響分を補正して、より精確な加速度を計測することが できる。
[0033] また、上記加速度センサは、上記磁気検出ヘッド部の出力電圧から上記周辺磁界 検出部の出力電圧を減算する減算回路を有することが好ましい。
この場合には、上記磁気検出ヘッド部における出力から、周辺磁界の影響分の出 力を、上記減算回路上で差引くことができるため、容易かつ正確に加速度を検出す ることがでさる。
[0034] また、上記加速度センサは、上記感磁体を互いに平行に配置した上記磁気検出へ ッド部及び上記周辺磁界検出部とを有し、上記磁気検出ヘッド部における上記電磁 コイルの一端は、上記周辺磁界検出部における上記電磁コイルの一端と接続されて おり、上記磁気検出ヘッド部における上記電磁コイルと上記周辺磁界検出部におけ る上記電磁コイルとは、上記磁気検出ヘッド部と上記周辺磁界検出部とのそれぞれ に同じ磁界が作用したときに上記磁気検出ヘッド部と上記周辺磁界検出部とに逆向 きの出力電圧が生じるような向きに卷回されて 、ることが好ま 、。
この場合には、より簡易な構成にて、周辺磁界の影響を補正することができ、精確 な加速度を検出することができる。
[0035] また、上記構成によれば、周辺磁界が大き!/、場合にも、充分に補正することが可能 である。即ち、 Ml素子を用いて周辺磁界を検出する場合、直接検出できる周辺磁界 の大きさの範囲が限られる。特に、検出感度を高めると検出可能な周辺磁界の大きさ の範囲が狭くなる。その結果、 Ml素子力 なる周辺磁界検出部において出力信号を 出した上で、磁気検出ヘッド部の出力から、周辺磁界検出部の出力を減算して補正 する場合には、補正可能な周辺磁界の大きさが限られてしまう。 [0036] これに対し、上記の構成によれば、周辺磁界が上記磁気検出ヘッド部と上記周辺 磁界検出部との双方に作用したとき逆向きの出力電圧が生じるように配線されている 。そのため、両出力が打ち消しあって、周辺磁界に対応する出力電圧を充分に抑制 した状態で、磁石体による磁界に対応する電圧のみを出力することとなる。それ故、 周辺磁界の大きさに関わらず、精確な加速度を検出することができる。
力かる作用効果は、カンチレバーの磁石体の微小変位に基づく磁界の微小変化を 、感度の高い Ml素子によって検出する構成において、極めて重要な意味を有する。
[0037] また、上記磁気検出ヘッド部の上記感磁体と上記周辺磁界検出部の上記感磁体と は一直線上に配置することができる。
この場合には、磁気検出ヘッド部と周辺磁界検出部との間の回路を簡易な構成に することができる。
[0038] また、上記磁気検出ヘッド部の上記感磁体と上記周辺磁界検出部の上記感磁体と は並列配置することもできる。
この場合には、カンチレバーと磁気検出ヘッド部と周辺磁界検出部とをコンパクトに 酉己置することができる。
[0039] また、上記磁気検出ヘッド部の上記感磁体と上記周辺磁界検出部の上記感磁体と は一体化されて 、ることが好まし 、。
この場合には、加速度センサの小型化、組立部品点数の削減を図ることができる。 また、磁気検出ヘッド部と周辺磁界検出部とにおける感磁体の特性のバラツキを防 ぎ、検出精度の高い加速度センサを得ることができる。
[0040] また、上記加速度センサは、上記カンチレバーと、上記磁石体と、上記磁気検出へ ッド部とを含む検知ユニットを 2基有し、該各検知ユニットは、互いに直交する 2軸方 向に沿って作用する加速度をそれぞれ検出するように構成してあることが好ま 、。 この場合には、上記 2基の検知ユニットの組み合わせにより、上記 2軸で規定される 平面の任意の方向の加速度を検出することができる。
[0041] また、上記加速度センサは、上記カンチレバーと、上記磁石体と、上記磁気検出へ ッド部とを含む検知ユニットを 3基有し、該各検知ユニットは、互いに直交する 3軸方 向に沿って作用する加速度をそれぞれ検出するように構成してあることが好ま 、。 この場合には、上記 3基の検知ユニットの組み合わせにより、上記 3軸で規定される 空間内の任意の方向の加速度を検出することができる。
[0042] ここで、 2基又は 3基の検知ユニットを有する加速度センサでは、各検知ユニットを 近付けて配置できる。それ故、各検知ユニットの配設位置等の違いによる、例えば、 作用する周辺磁界のばらつき等に起因した計測誤差を抑制して、加速度を計測する 精度を高めることができる。
[0043] また、上記加速度センサは、上記磁気検出ヘッド部を制御するための電気回路を 有することが好ましい。
この場合には、磁気検出ヘッド部を制御する上記電気回路を含む上記加速度セン サをコンパクトに構成することができる。
[0044] また、上記加速度センサは、上記磁気検出ヘッド部の出力信号を補正するための 周辺磁界検出ユニットを有することが好まし 、。
上記磁気検出ヘッド部に作用する磁界には、上記磁石体が発生する磁界のみなら ず、地磁気等の周辺磁界による成分が含まれる。そのため、上記周辺磁界検出ュ- ットを利用して、地磁気等の周辺磁界の強度を別途、検出すれば、これにより上記磁 気検出ヘッド部の出信号を補正できる。
[0045] また、上記加速度センサは、上記周辺磁界検出ユニットを制御するための電気回 路を有することが好ましい。
この場合には、周辺磁界検出ユニットを制御する電気回路を含む上記加速度セン サをコンパクトに構成することができる。さらに、モジュールィ匕することで、消費電力を 抑帘 Uすることができる。
[0046] また、上記磁気検出ヘッド部を制御するための電気回路と、該磁気検出ヘッド部の 出力信号を補正するための上記周辺磁界検出ユニットを制御するための電気回路と は、共用のものであることが好ましい。
この場合には、上記磁気検出ヘッド部と、該磁気検出ヘッド部に対応して配設され た上記周辺磁界検出ユニットとの間で、上記電気回路を共用することで、上記加速 度センサをさらに小型化することができる。
[0047] なお、上記電気回路を共用する方法としては、例えば、上記磁気検出ヘッド部と上 記周辺磁界検出ユニットとの間で、時分割により上記電気回路を共用する方法があ る。この場合には、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出ユニットに作用し た磁界強度をそれぞれ検出したうえ、その後、両者の差分を求めることで加速度セン サによる検出精度を向上できる。
[0048] さらに、例えば、同じ周辺磁界が作用したときに正負逆、絶対値が略一致した信号 を出力するように、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出ユニットを構成して おき、両者を電気的に直列に接続して上記電気回路に入力する方法もある。この場 合には、上記磁気検出ヘッド部の出力信号と上記周辺磁界検出ユニットの出力信号 との差分、すなわち、上記磁気検出ヘッド部による出力信号力 周辺磁界による信号 成分を排除した信号を、上記電気回路に直接的に入力できる。
[0049] また、上記加速度センサは、一体的にモジュールィ匕されたものであることが好ましい この場合には、上記加速度センサをモジュールィ匕することで、その剛性を向上でき 、上記加速度の計測精度を高めることができる。特に、複数の上記検知ユニットを含 む加速度センサをモジュールィ匕した場合には、検知ユニット相互間の関係を剛体に 近づけることができる。それ故、この加速度センサによる計測精度を向上することがで きる。特に、上記電気回路を含めて、一体的にモジュールィ匕した場合には、そのモジ ユールイ匕したチップ全体の消費電力を抑制することができる。
[0050] また、上記支持部材は、上記固定端を接合した基体部と、上記カンチレバーとの間 に間隙を設けつつ上記基体部から上記カンチレバーの自由端側へ延設された延設 部とを有することが好まし 、。
この場合には、上記カンチレバーを固定した上記支持部材を、上記基板に取付け る際における、カンチレバーと支持部材との結合体の取り扱いを容易にすることがで きる。即ち、カンチレバーを基板に取付ける際には、予め、カンチレバーと支持部材と を接合した結合体を形成しておくことが好ましい。そして、この結合体を取り扱う際に は、カンチレバー以外の部分、即ち、支持部材を把持することが好ましい。そこで、支 持部材の形状を上記の形状とすることにより、支持部材を把持しやすくし、上記結合 体の取扱 、を容易にすることができる。 [0051] また、上記カンチレバーは、導電体力 なり、上記支持部材は、上記延設部におけ る上記カンチレバーとの対抗面に導電層を設けてなり、該導電層は、上記カンチレバ 一と電気的に導通して 、ることが好ま 、。
この場合には、上記支持部材の延設部における上記カンチレバーとの対抗面が帯 電することを防ぎ、静電気力によるカンチレバーの変位を防止することができる。これ により、静電気による誤差を防止し、より精度の高い加速度センサを得ることができる
[0052] 例えば、上記支持部材が絶縁体からなり、上記導電層を設けて!/、な 、場合、カンチ レバーと支持部材の延設部とには、互いの対抗面に静電気が生じ、互いに引き合う 方向の静電気力が生ずるおそれがある。そこで、上記支持部材の延設部における上 記対抗面に、カンチレバーと導通する導電層を形成することにより、カンチレバーと 支持部材の上記対抗面とを等電位として、静電気力の発生を防止することができる。 なお、上記導電層は、上記基板に形成した電気回路のグランド (接地）に接続する ことが好ましい。
また、上記導電層は、上記対抗面の全面に形成されていることが好ましいが、一部 に形成されていてもよい。
[0053] また、上記カンチレバーは、 Ni—P合金からなることが好ましい。
この場合には、上記カンチレバーを、ばね特性として、弾性率が低ぐ弾性変形が 可能な領域が広いものとし、かつ破壊強度が高いものとすることができる。これにより 、同一加速度に対する変位量が増加し、加速度センサの感度が向上する。また、カロ 速度の検出精度が高ぐ耐久性に優れたカンチレバーを得ることができる。
[0054] また、上記支持部材はセラミックス力 なり、該支持部材と上記カンチレバーの固定 端との間には、複数の金属層からなる多層金属層が介在していることが好ましい。 この場合には、上記複数の金属層として適切な種類の金属を選定することにより、 上記支持部材と上記カンチレバーとの密着性を向上させることができる。
[0055] また、上記多層金属層は、上記支持部材に隣接する第 1金属層と、上記カンチレバ 一に隣接する第 2金属層とを有し、上記第 1金属層は、 Ti、 Cr、 A1の少なくとも一種 以上からなり、上記第 2金属層は、 Cu、 Au、 Agの少なくとも一種以上力 なることが 好ましい。
この場合には、上記第 1金属層が支持部材との接合性を確保し、上記第 2金属層 力 Sカンチレバーとの接合性を確保することにより、上記支持部材と上記カンチレバー との密着性を、より向上させることができる。
[0056] また、上記磁石体は、榭脂磁石、或いは上記カンチレバーとの接合面に榭脂層を 形成してなるものからなり、上記カンチレバーは、上記磁石体との接合面に、安定し た不動態化皮膜を形成する金属層を配置してなることが好ましい。
この場合には、上記不動態化皮膜と榭脂との親和性が高いため、上記カンチレバ 一と上記磁石体との密着性を向上させることができる。
即ち、上記不動態化皮膜は、その表面において、酸素基、水酸化基等の結合手が 出ており、榭脂との親和性が高い。そして、安定した不動態化皮膜においては、均一 に酸素基、水酸基等の結合手が出ており、より樹脂との親和性が高くなる。このように 、 Ni—P合金と榭脂との化学的結合力を増すことにより、カンチレバーと磁石体との 接合力を向上することができる。
なお、上記磁石体が例えば焼結磁石等である場合には、上記カンチレバーとの接 合面に榭脂層を形成してある。
[0057] また、上記金属層は、 Cr、 Al、 Zn、 Tiの!、ずれ力からなることが好まし!/、。
この場合には、特に安定した不動態化皮膜を形成することができる。
[0058] また、上記カンチレバーは、上記固定端と上記自由端との間に開口部を有すると共 に、該開口部を挟む状態で上記固定端と上記自由端とを連結する一対のフレーム部 を有し、該フレーム部は、上記カンチレバーの長手方向に直交する平面による断面 形状において、最も厚い部分の厚み HIと最も薄い部分の厚み H2との差を hとし、幅 を Wfとしたとき、 20 μ m≤Wf≤ 150 μ m、 h/H2≤0. 15を満たすことが好ましい。 この場合には、柔軟性に優れると共に強度の高 、カンチレバーを得ることができる 。即ち、加速度に対するカンチレバーの変位を大きくすることができると共に、耐久性 に優れたカンチレバーを得ることができる。
なお、 hZH2>0. 15の場合には、カンチレバーが橈む際に、フレーム部に応力が 力かりやすぐカンチレバーが折損しやすくなるおそれがある。 [0059] また、上記カンチレバーは、 Ni— Ti合金力もなることが好ましい。
この場合には、超弾性が得られかつ形状記憶性を確保したカンチレバーを得ること ができる。そのため、繰り返し使用した場合にも、カンチレバーの自由端の位置がず れることを防ぎ、正確な計測を維持することができる。
なお、上記カンチレバーは、 Ni— Ti合金をスパッタリングすることにより形成すること ができる。
[0060] また、上記カンチレバーは、 0. 1〜6 mの厚みを有することが好まし!/、。
この場合には、柔軟性に優れると共に強度の高 、カンチレバーを得ることができる 上記厚みが 0. 1 μ m未満の場合には、カンチレバーの強度を確保することが困難 となるおそれがある。一方、上記厚みが 6 /z mを超える場合には、カンチレバーの柔 軟性が低下し、カンチレバーが橈み難くなり、加速度の検出精度が低下するおそれ がある。
[0061] また、上記磁石体は、 SmFeN、 SmCo、 FePt、又は NdFeBからなることが好まし い。
この場合には、磁石体の磁気性能を確保することができ、精度の高い加速度セン サを得ることができる。
特に、 FePt又は NdFeBによって磁石体を構成する場合には、磁石体の磁気性能 を向上させ、より検出精度を向上させることができる。また、その結果、磁石体を小さく することが可能となるため、部品の小型化を図ることができる。なお、 FePt又は NdFe B力もなる磁石体は、例えば、スパッタリングによって形成することができる。
実施例
[0062] (実施例 1)
本例は、感磁体 24を利用した加速度センサ 1に関する例である。この内容につい て、図 1から図 11を用いて説明する。
本例の加速度センサ 1は、図 1に示すごとぐ片持梁状をなし、その固定端 221を中 心として回動するように弾性変形するカンチレバー 22と、該カンチレバー 22の自由 端 222に設けた磁石体 21と、カンチレバー 22の回動領域の外周側に配置された磁 気検出ヘッド部 23とを有するものである。
上記磁石体 21は、 1又は 2以上の単位磁石体よりなる第 1の磁石体 21aと、この第 1 の磁石体 21aと逆向きの磁化方向 Mを有する 1又は 2以上の複数の単位磁石体より なる第 2の磁石体 21bと力 なる。
以下に、この内容について、詳しく説明する。
[0063] 本例の加速度センサ 1は、図 1に示すごとぐカンチレバー 22及び磁気検出ヘッド 部 23を組み合わせた 2基の検知ユニット 2a、 2bと、該検知ユニット 2a、 2bを制御する 電気回路を収容する ICチップ 12とを共通の IC基板 10上に配置し、モジュールィ匕し たものである。
[0064] この加速度センサ 1では、作用した加速度に応じてカンチレバー 22に作用する慣 性力の大きさを、自由端 222に配設した磁石体 21の変位量に変換する。そして、磁 気検出ヘッド部 23を用いて、磁石体 21の変位量を検出することで、作用した加速度 の大きさを計測している。なお、本例では、 IC基板 10の表面に沿って作用する任意 の方向の加速度を検出できるように、検知ユニット 2b、 2aにおける磁石体 21の変位 方向を、それぞれ、 IC基板 10の直交 2辺に沿って規定した X軸 10a方向、 Y軸 10b 方向に設定してある。
[0065] まず、磁気検出ヘッド部 23について、その作り方を紹介しながら構成を説明する 上記磁気検出ヘッド部 23は、感磁体 24として長さ lmm、線径 20ミクロンのァモル ファスワイヤ（以下、適宜アモルファスワイヤ 24と記載。）を利用したものである。磁気 検出ヘッド部 23は、図 2及び図 3に示すごとぐアルモルファスワイヤ 24に外挿したチ ユーブ状の絶縁榭脂 26の外周側に、内径 200ミクロン以下の電磁コイル 25を卷回し たものである。
[0066] すなわち、本例の磁気検出ヘッド部 23は、周辺磁界の強度に応じてインピーダン スが大きく変化するという、感磁体としてのアモルファスワイヤ 24が発揮する MI (Mag neto— impedance)現象を利用したものである。そして、本例では、アモルファスワイ ャ 24にパルス状の電流（以下、適宜パルス電流と記載する。）を通電したときに電磁 コイル 25に生じる誘起電圧を計測することで、周辺磁界の強度を検出している。
[0067] ここで、上記の Ml現象とは、供給する電流方向に対して周回方向に電子スピン配 列を有する磁性材料からなる感磁体にっ 、て生じるものである。感磁体に通電する 通電電流を急激に変化させると、周回方向の磁界が急激に変化する。そして、 Ml現 象とは、周回方向の磁界変化の作用によって、周辺磁界に応じた電子スピン方向変 化と、それに伴う内部磁ィ匕及びインピーダンス等の変化が生じるという現象である。
[0068] そして、この Ml現象を利用した Ml素子 (本例では、磁気検出ヘッド部 23)は、感磁 体としてのアモルファスワイヤ 24の通電電流を急激に変化させたときの電子スピン方 向の変化に伴う感磁体の内部磁ィ匕及びインピーダンス等の変化を、アモルファスワイ ャ 24の外周に配置した電磁コイル 25の両端に発生する電圧 (誘起電圧）に変換す るように構成されている。そして、本例の各磁気検出ヘッド部 23は、感磁体としてのァ モルファスワイヤ 24の長手方向に磁気検出感度を有して 、る。
[0069] 本例では、加速度が作用せず磁石体 21の変位が生じないときに磁気検出ヘッド部 23が検出する磁界強度が小さくなるよう、図 1に示すごとぐ磁石体 21が生じる磁ィ匕 方向に略直交してアモルファスワイヤ 24を配設してある。なお、これに代えて、磁石 体 21が発生する磁化方向に沿うようにアモルファスワイヤ 24を配置しても良 、。さら には、磁ィ匕方向に対したアモルファスワイヤ 24を斜めの方向としても良い。ただし、こ の場合には、磁石体 21に変位を生じていないときに磁気検出ヘッド部 23が検出する 磁界強度が必ずしも最小値とはならないので、適宜、信号処理する必要がある。
[0070] この磁気検出ヘッド部 23は、図 4及び図 5に示すごとぐ深さ 5〜200ミクロンの断面 略矩形状を呈する溝状の凹部 270を設けた素子基板 27上に形成してある。この凹 部 270の内周面のうちの相互に対面する各溝側面 270aには、溝方向に略直交する 導電パターン 25aを略均一ピッチで複数、配設してある。また、凹部 270の溝底面 27 Obには、対面する溝側面 270aにおける同一ピッチの導電パターン 25aを電気的に 接続する導電パターン 25bを溝方向と略直交して設けてある。
[0071] 各溝側面 270a及び溝底面 270bに導電パターン 25a、 25bを配設した凹部 270の 内部には、エポキシよりなる絶縁榭脂 26 (図 3参照。）中に、アモルファスワイヤ 24を 埋設してある。そして、凹部 270に充填した絶縁榭脂 26の外表面には、相互に対面 する溝側面 270aの 1ピッチずれた導電パターン 25aを電気的に接続する導電パター ン 25cを、溝方向に対して斜めに設けてある。そして、導電パターン 25a、 25b、 25c が全体として、ら旋状に卷回された電磁コイル 25を形成して ヽる。
[0072] なお、本例では、凹部 270の内周面 270a、 270bの全面に、導電性の金属薄膜（ 図示略。）を蒸着したのち、エッチング処理を実施して導電パターン 25a及び 25bを 形成した。また、導電パターン 25cは、絶縁榭脂 26の表面全面に、導電性の金属薄 膜 (図示略。）を蒸着したのち、エッチング処理を実施して所望のパターンを形成した ものである。
[0073] 本例の電磁コイル 25の捲線内径は、凹部 270の断面積と同一断面積を呈する円 の直径である円相当内径である 66ミクロンとしてある。そして、電磁コイル 25の単位 長さ当たりの捲線間隔は、 50ミクロン Z卷としてある。なお、本例では、上記検知ュ二 ット 2a、 2bの磁気検出ヘッド部 23としては、全く同一仕様のものを用い、ァモルファ スワイヤ 24の長手方向を、それぞれ、 X軸 10a方向、 Y軸 10b方向に設定してある。
[0074] 次に、 ICチップ 12は、各磁気検出ヘッド部 23を制御する電気回路を形成したもの である。この ICチップ 12は、図 6に示すごとぐアモルファスワイヤ 24に入力するパル ス電流を生成する信号発生器 121と、電磁コイル 25の誘起電圧 e (図 7参照。 )に応 じた計測信号を出力する信号処理部 122とを含む電気回路を有してなる。信号発生 器 121は、通電時間 40nsec、パルス間隔 5マイクロ secのパルス電流を生成するよう に構成してある。さらに、本例の信号発生器 121は、パルス電流の立ち下がりに同期 したトリガー信号を、信号処理部 122のアナログスィッチ 122aに向けて出力するよう に構成してある。
[0075] 信号処理部 122は、図 6に示すごとぐ上記トリガー信号に同期して、電磁コイル 25 と信号処理部 122との間の電気的な接続をオンオフするアナログスィッチ 122a及び 該アナログスィッチ 122aを介して電磁コイル 25と接続したコンデンサ 122cを含み、 いわゆるピークホールド回路として機能する同期検波回路と、増幅器 122bとを組み 合わせて構成したものである。
[0076] ここで、本例の磁気検出ヘッド部 23を用いた磁気検出方法について、簡単に説明 しておく。この磁気検出方法は、図 7に示すごとぐアモルファスワイヤ 24に通電した パルス電流の立ち下がり時に、電磁コイル 25に発生する誘起電圧 eを計測するもの である。なお、本例では、パルス電流力 定常値（電流値 150mA。）の 90%から 10 %に立ち下がる遮断時間を 4ナノ秒とした。
[0077] すなわち、図 7に示すごとぐ磁界中に置かれたアモルファスワイヤ 24に通電したパ ルス電流が遮断された瞬間には、磁界のうちアモルファスワイヤ 24の長手方向成分 に比例した大きさの誘起電圧 eが電磁コイル 25の両端に発生する。本例の ICチップ 12では、電磁コイル 25の誘起電圧 eが、上記トリガー信号により ONとされたアナログ スィッチ 122aを介してコンデンサ 122cに蓄積され、さらに、増幅器 122bで増幅され て出力端子 125から出力される。
本例の各磁気検出ヘッド部 23は、以上のように、アモルファスワイヤ 24の長手方向 に作用する磁界の強度に応じた出力信号を、 ICチップ 12を介して外部に出力する。
[0078] なお、本例の ICチップ 12は、図 8に示すごとぐ信号発生器 121と各磁気検出へッ ド部 23のアモルファスワイヤ 24との間の電気経路及び、信号処理部 122と各電磁コ ィル 25との間の電気経路を切り替える電子スィッチ 128を設けてある。これにより、本 例では、検知ユニット 2a、 2bの 2基の磁気検出ヘッド部 23について、 ICチップ 12を 時分割で共用している。電子スィッチ 128の切り換えは、 ICチップ 12内部で生成した 内部信号によって実施しても良ぐ外部から取り込む外部信号によって実施しても良 い。
[0079] 次に、カンチレバー 22は、図 1に示すごとぐ IC基板 10の表面の法線方向に突出 する支持ポスト 28により、軸方向の一方の端部である固定端 221を支持された片持 梁構造を呈する弾性体である。そして、その自由端 222、すなわち支持ポスト 28の反 対側の端部には磁石体 21を配設してある。本例のカンチレバー 22は、材質 NiPより なり、幅 0. 3mm、長さ 1. 5mm、厚さ 5ミクロンの略矩形板状を呈するものである。さ らに、本例では、厚さ方向の力に対する剛性を適度に低下させて磁石体 21の変位 量を拡大できるよう、支持ポスト 28側の付け根部分から自由端 222の手前 0. 38mm に至る位置にかけて、幅 0. 22mmの長孔 220を設けてある。なお、長孔 220を形成 してないカンチレバー 22を利用することもできる。
[0080] ここで、本例では、カンチレバー 22の固有振動数を、およそ 50〜60Hzに設定して ある。 50〜60Hzの範囲にカンチレバー 22の固有振動数を設定すれば、例えば、自 動車等にお 、て発生する 0〜40Hzの加速度を精度良く検出することができる。一方 、この固有振動数を 50Hz未満に設定すると、 40Hz付近の加速度を精度良く検出で きなくなるおそれがある。
[0081] 磁石体 21は、カンチレバー 22の自由端 222近傍の側面に配設してある。本例では 、この側面に、磁性体塗料を塗布し、その後、乾燥及び硬化後に着磁することにより 上記磁石体 21を形成した。ここで、本例では、図 9aに示すごとぐ N極が外方を向く 第 1の磁石体 21aと、 S極が外方を向く第 2の磁石体 21bとを、カンチレバー 22にお ける固定端 221から自由端 222に向力 軸方向に沿って隣接して配置してある。
[0082] そのため、本例の磁石体 21では、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとで磁化方 向 Mが逆向きに作用する。それ故、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとでは、磁 気モーメントが逆向きとなっている。そして、周辺磁界が作用したとき第 1の磁石体 21 a及び第 2の磁石体 21bには逆向きのトルクが発生するため、磁石体 21全体としてト ルクを相殺することができる。したがって、この磁石体 21を利用して構成した検知ュ ニット 2a、 2bでは、地磁気等の周辺磁界の影響により磁石体 21が変位するおそれが 少なぐ精度良く加速度を計測することができる。
[0083] さらに、上記磁石体 21では、図 9aに示すごとぐ第 1の磁石体 21aが発生する磁束 と、第 2の磁石体 21bが発生する磁束とが結びつくため、磁石体 21の周囲には閉ル ープ状の磁場が形成される。一方、図 9bに示すごとぐ単一の磁石体を配置した場 合には、その周辺に開ループ状の磁場が形成されて周囲に磁界が漏洩し、電磁波ノ ィズ等の原因となるおそれがある。すなわち、本例の検知ユニット 2a、 2b (図 1)は、 周囲への磁界の漏洩を抑制した磁石体 21を備えており、周辺回路に対して電磁波 ノイズの原因となるおそれが少ない。なお、本例では、上記各磁石体 21a、 21bの大 きさは、長さ（カンチレバー 22の軸方向の寸法） Lを 0. 5mm、幅を 0. 3mm、高さ（力 ンチレバー 22の軸方向の寸法） Hを 100 mとした。
[0084] 以上のように、本例の加速度センサ 1では、カンチレバー 22の軸方向（固定端 221 力も自由端 222に向力 方向。）に隣接して、逆向きの磁ィ匕方向 Mを呈するように第 1 の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとを配置してある。そのため、本例の加速度センサ 1の磁石体 21では、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとに互いに逆回りのトルク を生じさせ、カンチレバー 22全体として周辺磁界による弾性変形を効果的に抑制で きる。
[0085] したがって、本発明の加速度センサ 1は、地磁気等の周辺磁界の作用により磁石体 21が変位するおそれが少なぐ精度良く加速度を計測し得るものとなる。
さらに、磁石体 21では、第 1の磁石体 21aが発生する磁束と第 2の磁石体 21bが発 生する磁束との結びつきにより、その周囲に閉ループ状の磁場が形成される。それ 故、本発明の加速度センサ 1は、周囲への磁束の漏洩が少なぐ電磁波ノイズの発 生源となるおそれが少な 、ものである。
[0086] さらになお、上記第 1の磁石体 21a及び上記第 2の磁石体 21bのうちのいずれか、 あるいは、双方を分割した 2個以上の単位磁石体により構成することもできる。図 11 では、第 2の磁石体 21bを分割し、 2個の第 2の単位磁石体 210bとしてある。そして、 この 2個の第 2の単位磁石体 210bにより、第 1の磁石体 21aを挟持するように隣接し て配置することもできる。この場合には、磁石体 21に作用するトルクを細カゝく分散でき 、カンチレバー 22の弾性変形をさらに抑制することができる。
[0087] (実施例 2)
本例は、実施例 1の加速度センサを基にして、磁石体 21の構成を変更した例であ る。この内容について、図 10〜図 17を用いて説明する。
図 10は、平板状のカンチレバー 22の一方の側面において、その軸方向（固定端 2 21から自由端 222に向力 方向。）と直交する方向に沿って第 1の磁石体 21aと第 2 の磁石体 21bとを隣接して配置した例である。ここでは、各磁石体 21a、 21bの磁ィ匕 方向 Mが、カンチレバー 22を貫くように配置してある。第 1の磁石体 21aと第 2の磁石 体 21bとを、カンチレバー 22の軸方向に略直交する方向に沿って隣接して配置する 場合には、各磁石体 21a、 21bからカンチレバー 22の固定端 221までの距離を等し くできる。そのため、周辺磁界中に置かれたときに、各磁石体 21a、 21bに生じるトル クによる影響を効果的に相殺することができる。それ故、カンチレバー 22の自由端 2 22が、その両側面が面する方向に弾性変形するおそれを抑制できる。
[0088] また、図 11に示すごとぐ第 1の磁石体 21aを 2個の第 1の単位磁石体 210aに分割 し、 2個の第 1の磁石体 210aと第 2の磁石体 21bとを交互に隣接して配置することも できる。この場合には、磁石体 21aを構成する単位磁石体 210aを互い違いに配置 することで、各単位磁石体 210aに生じるトルクを分散できる。それ故、このトルクによ つてカンチレバー 22に生じる変位を一層、抑制することができる。さらに、磁石体 21a を構成する単位磁石体 210aを互 、違いに配置することで、閉ループ状に形成され る磁界をさらに小さくできる。
[0089] 図 12は、平板状のカンチレバー 22の一方の側面において、その軸方向（固定端 2 21から自由端 222に向力 方向。）と直交する方向に沿って第 1の磁石体 21aと第 2 の磁石体 21bとを隣接して配置した例である。ここでは、各磁石体 21a、 21bの磁ィ匕 方向 Mをカンチレバー 22の上記軸方向と略平行にしてある。なお、この場合には、 磁気検出ヘッド部 23におけるアモルファスワイヤ 24の向きを上記軸方向と直交して 配置するのが良い。また、図 13に示すごとぐ第 1の磁石体 21aを 2個の第 1の単位 磁石体 210aに分割し、 2個の第 1の磁石体 210aと第 2の磁石体 21bとを交互に隣接 して配置することもできる。
[0090] 図 14は、平板状のカンチレバー 22の一方の側面において、その軸方向（固定端 2 21から自由端 222に向力 方向。）に沿って第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bと を隣接して配置した例である。ここでは、各磁石体 21a、 21bの磁ィ匕方向 Mをカンチ レバー 22の上記軸方向と略平行にしてある。また、図 15に示すごとぐ第 1の磁石体 21aを 2個の第 1の単位磁石体 210aに分割し、 2個の第 1の磁石体 210aと第 2の磁 石体 21bとを交互に隣接して配置することもできる。
[0091] 図 16は、平板状のカンチレバー 22の両側面に、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとを対面して配置した例である。ここでは、各磁石体 21a、 21bの磁化方向 Mを カンチレバー 22の上記軸方向と略平行にしてある。カンチレバー 22の両側面に磁 石体 21a、 21bを配置すれば、その重量バランスが良好となり、カンチレバーの捩じ れを抑制できる。それ故、カンチレバー 22の捩じれによるゼロ点ずれや、感度変化が 生じるおそれを抑制できる。
[0092] 図 17は、平板状のカンチレバー 22の両側面に、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとを対面して配置した例である。ここでは、各磁石体 21a、 21bの磁化方向 Mを カンチレバー 22を貫く方向としてある。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例 1と同様である。 [0093] (実施例 3)
本例は、実施例 1の加速度センサを基にして、補正用の周辺磁界検出ユニット 43、 44を追カ卩した例である。この内容について、図 18を用いて説明する。
本例の加速度センサ 1は、 IC基板 10の直交 2辺に沿って規定した X軸 10a、 Y軸 1 Obに沿って作用する加速度を、それぞれ検出する 2基の検知ユニット 2b、 2aのほか に、 X軸 10aに沿う磁気感度方向を有する周辺磁界検出ユニット 43と、 Y軸 10bに沿 う磁気感度方向を有する周辺磁界検出ユニット 44とを備えている。
[0094] 検知ユニット 2a、 2bを構成する磁気検出ヘッド部 23と、周辺磁界検出ユニット 43、 44とは、電磁コイル 25、 45の卷回方向が相違しているほかは、同一の仕様のもので ある。そのため、加速度センサ 1に作用する加速度がゼロであるとき、周辺磁界検出 ユニット 43、 44は、対応する磁気検出ヘッド部 23と正負逆で大きさが略一致した誘 起電圧を発生する。
[0095] 本例の加速度センサ 1では、検知ユニット 2aの磁気検出ヘッド部 23の電磁コイル 2 5と、周辺磁界検出ユニット 43の電磁コイル 45とを、導電パターン 101を介して直列 に接続してある。また、検知ユニット 2bの磁気検出ヘッド部 23の電磁コイル 25と、周 辺磁界検出ユニット 44の電磁コイル 45とを、同様に直列に接続してある。そのため、 加速度センサ 1では、検知ユニット 2a (2b)の磁気検出ヘッド部 23が出力する誘起電 圧力も周辺磁界検出ユニット 43 (44)が出力する誘起電圧を減算した出力信号が IC チップ 12に入力される。
[0096] 周辺磁界検出ユニット 43、 44の電磁コイル 45には、周辺磁界の磁界強度に応じた 大きさの誘起電圧が発生する。また、磁気検出ヘッド部 23の電磁コイル 25には、磁 石体 21による磁界強度と、周辺磁界の磁界強度との総和に応じた大きさの誘起電圧 が発生する。ここで、周辺磁界検出ユニット 43、 44と磁気検出ヘッド部 23とでは、上 述したように、周辺磁界に対して正負逆の誘起電圧を発生する。それ故、磁気検出 ヘッド部 23の電磁コイル 25と周辺磁界検出ユニット 43、 44の電磁コイル 45とを直列 接続した本例の加速度センサ 1では、周辺磁界の磁界強度による成分を相殺するこ とがでさる。
[0097] なお、その他の構成及び作用効果については実施例 1と同様である。 さらに、図 19に示すごとく、検知ユニット 2a、 2bにおける磁石体 21の磁化方向 Mが 同方向となるように構成すれば、各磁気検出ヘッド部 23におけるアモルファスワイヤ 24の軸方向を略一致させることができる。この場合には、共通の周辺磁界検出ュ- ット 43を用いて、各検知ユニット 2a、 2bの出力信号を補正することができる。
[0098] (実施例 4)
本例は、実施例 3の加速度センサを基にして、 Z軸方向の加速度を検出する検知ュ ニット 2cを追カ卩した例である。この内容について、図 20を用いて説明する。
本例の加速度センサ 1は、 IC基板 10の直交 2辺に沿って規定した X軸 10a、 Y軸 1 Obに沿う加速度を、それぞれ検出するための検知ユニット 2b、 2aと、 X軸 10aに沿う 磁界強度を検出する周辺磁界検出ユニット 43と、 Y軸に沿う磁界強度を検出する周 辺磁界検出ユニット 44とに加えて、 IC基板 10の法線方向である Z軸 10cに沿う加速 度を検出する検知ユニット 2cを有する。
[0099] 検知ユニット 2cは、 IC基板 10の表面に対して、両側面が略平行となるように配設し た平板状のカンチレバー 22と、該カンチレバー 22の一方の側面に配設した磁石体 2 1と、該磁石体 21の磁気を検出する磁気検出ヘッド部 23とを有する。磁石体 21は、 カンチレバー 22の軸方向に沿って隣接して配置され、カンチレバー 22を貫通する互 いに逆方向の磁ィ匕方向 Mを呈する第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとよりなる。 そして、磁気検出ヘッド部 23は、検知ユニット 2bのものと全く同一の仕様のものであ る。
[0100] なお、本例の加速度センサ 1における ICチップ 12では、各磁気検出ヘッド部 23及 び周辺磁界検出ユニット 43、 44全てを、時分割で制御するように構成してある。すな わち、本例の ICチップ 12では、実施例 1の ICチップにおける電子スィッチ（図 9a中、 符号 128)を 5チャンネル化してある。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例 3と同様である。
[0101] (実施例 5)
本例は、図 21〜図 28に示すごとぐ第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとの間に 、非磁ィ匕領域 200を介在させた例である。
即ち、図 22に示すごとぐ第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとを離隔した状態で 、カンチレバー 22に固定している。そして、上記非磁化領域 200には、磁化されてい ない樹脂からなる非磁ィ匕部材 201を配設してある。
[0102] そして、図 21に示すごとく、上記カンチレバー 22の固定端 221は、支持部材 280を 介して IC基板 10に固定されている。図 22に示すごとぐ上記支持部材 280は、上記 固定端 221を接合した基体部 281と、上記カンチレバー 22との間に間隙 289を設け つつ基体部 281からカンチレバー 22の自由端 222側へ延設された延設部 282とを 有する。
[0103] また、磁石体 21の大きさや配置の寸法は、例えば以下のようにすることができる。
即ち、上記非磁ィ匕領域 200の長さ Gは、例えば 0. 6mm以下、磁石体 21の長さ L は、 0. 2〜0. 6mm、幅 Wは 0. 2〜0. 8mm、高さ Hは 0. 05〜0. 2mmとすること力 S できる。ここで、長さとは、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとの配列方向に沿つ た長さであって、カンチレバー 22の固定端 221から自由端 222へ向力う方向に沿つ た長さである。また、上記幅 Wは、上記長さ Lの方向に直交すると共にカンチレバー 2 2の表面に平行となる方向についての幅である。また、上記高さ Hは、カンチレバー 2 2の表面に直交する方向の高さである。
[0104] 上記加速度センサ 1は、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとの互いの位置関係 を固定するための固定手段を有する。該固定手段は、第 1の磁石体 21aと第 2の磁 石体 21bとを一体ィ匕する手段であり、本例においては、第 1の磁石体 21aと第 2の磁 石体 2 lbと上記非磁化部材 201とを互 、に固定して一体ィ匕して ヽる。
[0105] なお、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bと非磁ィ匕部材 201とは、一体の磁石用 材料カゝらなるものとすることもできる。この場合、上記第 1の磁石体 21aと第 2の磁石 体 21bとは、未着磁の状態の一体の磁石用材料の一端と他端とを、それぞれ互いに 反対の磁ィ匕方向となるように着磁することにより得ることができる。また、上記磁石用 材料の一端と他端との間の中間部分を着磁しないことにより、非磁ィ匕領域 200 (非磁 化部材 201)を得ることができる。
[0106] また、上記カンチレバー 22は、 Ni— P合金力もなり、上記支持部材 280はセラミック スからなる。
図 28に示すごとぐ支持部材 280とカンチレバー 22の固定端 221との間には、複 数の金属層からなる多層金属層 31が介在して 、る。
多層金属層 31は、上記支持部材 280に隣接する第 1金属層 311と、上記カンチレ バー 22に隣接する第 2金属層 312とからなる。第 1金属層 311は、 Ti、 Cr、 A1の少な くとも一種以上からなり、上記第 2金属層 312は、 Cu、 Au、 Agの少なくとも一種以上 からなる。
[0107] また、上記支持部材 280は、上記延設部 282におけるカンチレバー 22との対抗面 に導電層 32を設けてなり、該導電層 32は、上記カンチレバー 22と電気的に導通し ている。
なお、上記導電層 32は、 IC基板 10に形成した電気回路のグランド (接地）に接続 することが好ましい。また、導電層 32は、上記対抗面の全面に形成されていることが 好ましいが、一部に形成されていてもよい。
[0108] また、上記磁石体 21は、榭脂磁石、或いは上記カンチレバーとの接合面に榭脂層 を形成してなるものからなる。そして、上記カンチレバー 22は、磁石体 21との接合面 に、安定した不動態化皮膜を形成する金属層 (不動態化皮膜形成用金属層 33)を 配置してなる。
この不動態化皮膜形成用金属層 33は、 Cr、 Al、 Zn、 Tiのいずれかからなる。 なお、上記磁石体 21が例えば焼結磁石等である場合には、カンチレバー 22との接 合面に榭脂層を形成してある。一方、磁石体 21が榭脂磁石である場合には、カンチ レバー 22に形成した不動態化膜形成用金属層 33に直接、磁石体 21を形成する。
[0109] 次に、本例の加速度センサ 1における、磁石体 21とカンチレバー 22と支持部材 28
0との結合体である加速度感知部品 20の製造方法の一例を、図 23〜図 28を用いて 説明する。
まず、図 23に示すごとぐセラミックス製の L字状の支持部材 280を作製する。支持 咅材 280の寸法 ίま、幅 w力 SO. 6mm,長さ al力 2. Ommであり、基体咅 の高さ hi 力 ^O. 4mm, ¾ 咅 282の高さ h2力 SO. 3mmであり、 ί本咅 の長さ a2力0. 4m mである。
[0110] 次いで、図 24に示すごとぐ支持部材 280の L字の段部 288の面上、即ち、支持部 材 280の延設部 282における、カンチレバー 22と対向することとなる面と、これに連 続する基体部 281の側面に、 Crをスパッタリングし、厚み 0. 1 μ mの導電層 32を形 成する。
[0111] さらに、図 25に示すごとぐ L字の段部 288に、導電層 32の上から、後に除去する こととなる犠牲層 34を載せ、全体で直方体とする。
その後、犠牲層 34と支持部材 280の基体部 281により形成される面上に、スパッタ リング工程により、厚み 0. 07 μ mの Ti層をスパッタリングし、更に真空下で、厚み 0. 3 mの Cu層をスパッタリングすることにより、第 1金属層 311と第 2金属層 312とから なる多層金属層 31を形成する。
更にその上に、図 26に示すごとく、 Ni—Pのカンチレバー 22をパターンメツキにより 作製する。その寸法は、厚さ 3 μ m、幅 0. 5mm、長さ 1. 9mmである。
[0112] 次いで、図 27に示すごとぐ磁石体 21を配置すべき領域に、 Crをスパッタリングす ることにより、不動態化皮膜形成用金属層 33を配置する。
上記のスパッタリング工程は、これに代えて、他の PVD、 CVD等の公知の成膜手 段を用いてもよい。
その後、不動態化皮膜形成用金属層 33上に、 SmFeN (75重量％)とエポキシ榭 脂（25重量％)とからなるインク磁石原料 219を、所定の位置に印刷する。また、非磁 化部材 201としての感光性榭脂を所定の位置に塗布する。使用する榭脂は、ェポキ シ系榭脂その他の公知の榭脂を使用することができる。
[0113] 次いで、上記インク磁石原料 219をカンチレバー 22に対して得たい方向の磁場で 配向し、ある程度、エポキシ榭脂を硬化させたのち、目的の磁化方向に着磁を行う。 これにより、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとを得る。なお、上記の配向は、上 記インク磁石原料 219が異方性材料の場合に必要となる工程であり、等方性材料を 用いる場合には不要な工程である。
[0114] その後、図 28に示すごとぐ犠牲層 34と、その上の Ti層及び Cu層とをエッチング により除去する。カンチレバー材を Ni—P単層とするためである。
さらに、加速度感知部品 20を 100°C以上で加熱することにより、第 1の磁石体 21a と第 2の磁石体 2 lbを熱処理する。
そして、得られた加速度感知部品 20を、図 21に示すごとぐ IC基板 10上の所定の 位置に固定する。
[0115] なお、上記磁石体 21の製造形態は、公知のいずれの形態でもよぐ上記のごとぐ 例えば、インク磁石を用いることが好ましい。
製造方法としては、例えば、印刷方式、ディスペンサー方式、貼り付け、ディップ方 式、気相蒸着法 (PVD、 CVD)等を用いることができる。
[0116] また、焼結磁石、ボンド磁石等を用いることもできる。磁石原料としては、フェライト 系、アルニコ磁石等の金属磁石、 SmCo系、 SmFeN系、 NdFeB系等の公知の磁石 を使用することができる。
ボンド磁石の場合は、榭脂として、熱硬化性榭脂、熱可塑性榭脂、エポキシ系榭脂 、フエノール系榭脂、ポリアミド系榭脂、ナイロン系榭脂等を使用することができる。 磁石用材料の配向状態も、等方性、異方性のどちらでも使用できる。
[0117] また、磁石体として異方性磁石を使用した場合、等方性磁石にくらべて、より高い信 号磁界を形成することができる。
製造方法としては、例えば、印刷した磁石粉末と榭脂との混合体に、配向磁場を印 加し、その後着磁することにより行う。
[0118] また、磁石体の保磁力としては、例えば、加速度感知部品 20を IC基板 10に組み 込む時のはんだ付け温度が 180〜300°Cであるので、 0. 64MAZm以上が必要と なる。
ただし、使用される磁石体は、上記の内容に限られない。
なお、本例の加速度センサ 1における上記加速度検知部品 20以外の構成につい ては、実施例 1と同様である。
[0119] 次に、本例の作用効果につき説明する。
図 22に示すごとぐ上記第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとの間には、非磁ィ匕 領域 201が介在しているため、磁石体 21から多くの磁束を広い範囲で発生させるこ とができる。それ故、上記磁気検出ヘッド部 23における磁束の検知が容易となる。こ れにより、カンチレバー 22の変位を磁気検出ヘッド部 23により検出し易くなり、感度 の高い加速度センサ 1を得ることができる。
[0120] また、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとの互いの位置関係が固定されている 。そのため、地磁気等の周辺磁界によって第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bに互 いに反対方向のトルクが力かっても、両者が固定されていることにより、カンチレバー 22が変形することを防ぐことができる。
[0121] カンチレバー 22自体は、変形しやすさが必要とされており、カンチレバー 22に対す る磁石体 21の配置方法、カンチレバー 22の材質、形状、磁石材質、形状等によって は、加速度センサ 1の検出精度を確保することが困難となるおそれがある。即ち、カン チレバー 22に、単に互いに逆向きの磁ィ匕方向を有する第 1の磁石体 21aと第 2の磁 石体 21bとを配置するのみでは、両磁石体 21に反対方向の回転トルクが働くことによ つて、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bの間を中心にカンチレバー 22が変形し てしまう場合がある。この場合には、加速度が無い状態でも、地磁気等の周辺磁界に よりカンチレバー 22の変位が生じ、見かけ上加速度が検出され、センサの誤差となる そこで、上記構成をとることにより、このセンサの誤差を大幅に低減できる。
[0122] また、その固定手段は、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bと非磁ィ匕部材 201と を一体ィ匕する手段であるため、これらの結合体が剛体に近似した状態となることによ り、上記の互いに反対方向のトルクがカンチレバー 22にかかること自体を防ぎ、その 変形を防ぐことができる。
[0123] また、上記支持部材 280は、上記基体部 281と延設部 282とを有するため、上記力 ンチレバー 22を固定した支持部材 280 (加速度感知部品 20)を、 IC基板 10に取付 ける際における、加速度感知部品 20の取り扱いを容易にすることができる。即ち、加 速度感知部品 20を取り扱う際には、カンチレバー 22の変形を防止するため、それ以 外の部分、即ち、支持部材 280を把持することが好ましい。そこで、支持部材 280の 形状を上記の形状とすることにより、支持部材 280を把持しやすくし、加速度感知部 品 20の取扱 、を容易にすることができる。
なお、上記支持部材 280の長さ alをカンチレバー 22の長さよりも若干（例えば 0. 1 mm程度)長くすることにより、支持部材 280の長手方向の両端部を把持したとき、力 ンチレバー 22に触れな 、ようにすることが容易となる。
[0124] また、上記カンチレバー 22は、 Ni— P合金力もなるため、ばね特性として、弾性率 が低ぐ弾性変形が可能な領域が広いものとし、かつ破壊強度が高いものとすること ができる。これにより、加速度の検出精度が高ぐ耐久性に優れたカンチレバー 22を 得ることができる。
なお、カンチレバー 22の材料としては、これと同等以上の特性を有するものであれ ば、他の材料を用いることもできる。
[0125] また、図 28に示すごとぐ支持部材 280とカンチレバー 22の固定端 221との間に、 多層金属層 31が介在しているため、支持部材 280とカンチレバー 22との密着性を 向上させることができる。
即ち、多層金属層 31を Ti、 Cr、 A1の少なくとも一種以上力もなる第 1金属層 311と
、 Cu、 Au、 Agの少なくとも一種以上力もなる第 2金属層 312とによって構成している
。そのため、第 1金属層 311が支持部材 280との接合性を確保し、第 2金属層 312が カンチレバー 22との接合性を確保することにより、支持部材 280とカンチレバー 22と の密着性を、より向上させることができる。
[0126] また、支持部材 280は上記導電層 32を設けてなるため、支持部材 280の延設部 2
82におけるカンチレバー 22との対抗面が帯電することを防ぎ、静電気力によるカン チレバー 22の変位を防止することができる。これにより、より精度の高い加速度セン サ 1を得ることができる。
[0127] また、上記カンチレバー 22は、磁石体 21との接合面に、上記不動態化皮膜用金属 層 33を配置してなる。これにより、不動態化皮膜と榭脂との親和性が高いため、上記 カンチレバー 22と上記磁石体 21との密着性を向上させることができる。
即ち、上記不動態化皮膜は、その表面において、酸素基、水酸化基等の結合手が 出ており、榭脂との親和性が高い。そして、安定した不動態化皮膜においては、均一 に酸素基、水酸基等の結合手が出ており、より樹脂との親和性が高くなる。このように 、 Ni—P合金と榭脂との化学的結合力を増すことにより、カンチレバー 22と磁石体 21 との接合力を向上することができる。
また、上記不動態化皮膜形成用金属層 33は、 Cr、 Al、 Zn、 Tiのいずれかからなる ため、特に安定した不動態化皮膜を形成することができる。
その他、実施例 1と同様の作用効果を有する。 [0128] (実施例 6)
本例は、図 29、図 30に示すごとぐカンチレバー 22のうち第 1の磁石体 21a及び第 2の磁石体 21bを固定した磁石固定領域（自由端 222)の剛性を、該磁石固定領域 よりカンチレバー 22における固定端 221側の部分の剛性よりも大きくした例である。 即ち、カンチレバー 22における上記磁石固定領域に、補強層 223を重ねて形成し てある。そして、補強層 223に不動態皮膜形成用金属層 33を介して磁石体 21が配 設されている。
また、カンチレバー 22の固定端 221にも補強層 224が形成されて 、る。 これらの補強層 223、 224は、例えば、 3〜： LOO /z mの厚みを有する。
[0129] また、第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21bとの間の非磁ィ匕領域 200には、特に物 質を介在させていない。即ち、非磁ィ匕領域 200は空気によって構成されている。これ は、上記補強層 223によりカンチレバー 22に剛性を付与していることから、第 1の磁 石体 21aと第 2の磁石体 21bとを特に一体ィ匕する必要がないためである。
[0130] 本例の加速度センサ 1における加速度感知部品 20の製造方法としては、基本的に は、実施例 5に示した方法と同様の方法を採用できる。
ただし、本例の場合は、カンチレバー 22をパターンメツキした後、カンチレバー 22 における磁石固定領域（自由端 222)及び固定端 221の所定部分に、さらに、 Ni-P 層を 20 mの厚みにパターンメツキする。これにより、上記補強層 223、 224を形成 する。
また、上述のごとぐ実施例 5において示した「非磁ィ匕部材」（図 22の符合 201参照 )の配設は行わない。
その他は、実施例 5と同様である。
[0131] 本例の場合には、カンチレバー 22における磁石固定領域の剛性を高めることによ り、地磁気等の周辺磁場によって反対方向のトルクがカンチレバー 22にかかっても、 これに対する剛性を充分に有することにより、カンチレバー 22の変形を防ぐことがで きる。
また、カンチレバー 22の中間部分については、補強層 223、 224を形成しないため 、加速度によるカンチレバー 22の弾性変形を充分に許容することができる。 その他、実施例 5と同様の作用効果を有する。
[0132] (実施例 7)
本例は、図 31、図 32に示すごとぐカンチレバー 22に開口部 225を形成した例で ある。
上記開口部 225は、固定端 221と磁石体 21との間に形成されている。
図 31は、実施例 5の加速度感知部品 20のカンチレバー 22に開口部 225を設けた ものを示し、図 32は、実施例 6の加速度感知部品 20のカンチレバー 22に開口部 22 5を設けたものを示す。
図 32に示す加速度感知部品 20においては、カンチレバー 22における補強部 223 、 224が形成されていない領域に、開口部 225を設けている。
その他は、実施例 5又は 6と同様である。
[0133] 本例の場合には、カンチレバー 22の弾性率を部分的に小さくすることができるため 、一定の加速度に対するカンチレバー 22の弾性変形量を大きくすることができる。そ れ故、より感度の高い加速度センサ 1を得ることができる。
その他、実施例 5又は 6と同様の作用効果を有する。
[0134] (実施例 8)
本例は、図 33〜図 37に示すごとぐ第 1の磁石体 21a及び第 2の磁石体 21bの大 きさや配置の寸法と、磁気検出ヘッド部 23に生ずる磁束密度の大きさとの関係につ き調べた例である。
まず、長さ L、高さ H、幅 Wを変化させた種々の磁石体 21を用意した。そして、カン チレバー 22に対して、同じ大きさ及び形状の磁石体 21 (第 1の磁石体 21aと第 2の磁 石体 21b)を固定した。そのときの 2つの磁石体 21のギャップ、即ち非磁化領域 220 の長さ Gを、 0〜1. Ommの間で変動させた。
これらの長さ L、高さ H、幅 W、及び長さ Gの規定方法は、実施例 5に示した規定方 法 (図 22参照）に準ずる。また、磁石体 21の配置等も、その寸法関係以外は実施例 5に準ずる。
[0135] 図 33に示すごとぐ第 2の磁石体 21bと磁気検出ヘッド部 23との距離が 0. 1mmと なるように、加速度感知部品 20を配置する。 そして、磁気検出ヘッド部 23が第 2の磁石体 21bの高さ方向の中心から、図 33に おける Z方向に 10 m変位したときにおける、磁気検出ヘッド部 23が検知する X軸 方向の磁束密度を測定した。この磁束密度を Bxとする。
また、第 2磁石体 21bを一個だけ配置した場合に、上記と同様の方法で検知される 磁束密度を B0とする。
そして、この二つの磁束密度の比 BxZBOを特性値として、 2つの磁石体 21の配置 等による磁束密度の変化を評価した。
[0136] なお、磁石体 21の種類についても、実施例 5における「加速度感知部品 20の製造 方法の一例」において紹介した榭脂磁石を用いており、 SmFeN (75重量％)からな る磁粉とエポキシ榭脂 (残部）と力もなるものを用いた。そして、その磁石体 21の最大 エネルギー積 BHmaxは 9. 6kj/m3である。また、磁気検出ヘッド部 23の測定範囲 を 3G以下とした。
[0137] まず、図 34に示すごとぐ磁石体 21の長さ Lをそれぞれ 0. 2mm、 0. 4mm、 0. 6 mmとした場合の、非磁ィ匕領域 200の長さ Gと磁束密度比 BxZBOとの関係を調べた 。このとき、磁石体 21の高さ Hは 0. 08mm,幅 Wは 0. 5mmとした。
また、図 35に示すごとく、磁石体 21の高さ Hをそれぞれ 0. 08mm, 0. 15mm, 0. 22mmとした場合の、非磁ィ匕領域 200の長さ Gと磁束密度比 BxZBOとの関係を調 ベた。このとき、磁石体 21の長さ Lは 0. 4mm、幅 Wは 0. 5mmとした。
また、図 36に示すごとく、磁石体 21の幅 Wをそれぞれ 0. 2mm、 0. 5mm、 0. 7m mとした場合の、非磁ィ匕領域 200の長さ Gと磁束密度比 BxZBOとの関係を調べた。 このとき、磁石体 21の長さ Lは 0. 4mm、高さ Hは 0. 08mmとした。
[0138] 図 34〜図 36から分力るように、非磁ィ匕領域 200の長さ Gを大きくすることにより、磁 束密度 Bxは大きくなり、長さ Gを 0. 6mm以上とすることにより、磁束密度 Bxは B0と 略一致して飽和する。
また、図 35、図 36に示すごとぐ磁石体 21の高さ H或いは幅 Wは、非磁化領域 20 0の長さ Gと磁束密度比 BxZBOとの関係にほとんど影響を与えない。ところが、図 34 に示すごとぐ磁石体 21の長さ Lについては、非磁化領域 200の長さ Gと磁束密度比 BxZBOとの関係に影響を与えており、長さ Lが長いほど、非磁ィ匕領域 200の長さ G を広げることによる磁束密度 Bx向上の効果が高まる。
[0139] そこで、図 37に示すごとく、磁束密度比 BxZBOが 0. 95を確保するための、磁石 体 21の長さ Lと非磁ィ匕領域 200の長さ Gとの関係を、上記の試験結果から抽出して みた。図 37から分かるように、長さ Lが小さい場合には、長さ Gが小さくてもよぐ長さ Lが大きい場合には、長さ Gを大きくする必要がある。そして、この関係は、略線形の 関係にあり、 G = 0. 38L+0. 16mmの関係を有する。そして、図 37において、この 直線よりも上側となる条件の場合、 BxZBOが 0. 95を超える。
[0140] 従って、上記非磁化領域 200の長さ Gと、該非磁ィ匕領域 200に隣接する単位磁石 体（第 1の磁石体 21aと第 2の磁石体 21b)の長さ Lとは、 G≥0. 38L + 0. 16mmの 関係を有することが好ま 、ことが分力る。
ただし、カンチレバー 22における磁石体 21の形成領域の確保や、カンチレバー 22 の小型化等の観点から、非磁ィ匕領域 200の長さ Gはなるべく小さ 、方がょ 、。
それ故、上記非磁ィ匕領域の長さ Gは、上記不等式を満たしつつなるべく小さい値を 選択することが好ましい。例えば長さ Gは 0. 6mm以下であることが好ましい。
なお、本例の試験結果は、少なくとも上記実施例 5において示した磁石体の大きさ や配置の寸法 (L、 H、 W、 G) (図 22参照）の範囲においては成立すると考えられ、 少なくともこの範囲において、 G≥0. 38L + 0. 16mmを満たすことが適切であるとい える。
[0141] (実施例 9)
本例は、図 38、図 39に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23に作用する周辺磁界を検 出する周辺磁界検出部 230を配設すると共に、磁気検出ヘッド部 23の出力電圧から 周辺磁界検出部 230の出力電圧を減算する減算回路 51を有する加速度センサ 1の 例である。
周辺磁界検出部 230は、磁気検出ヘッド部 23と同様に、感磁体 240と該感磁体 2 40の外周側に卷回した電磁コイル 250とを含む Ml素子よりなる。 Ml素子について は、実施例 1にお 、て説明したとおりである。
また、上記磁気検出ヘッド部 23の感磁体 24と周辺磁界検出部 230の感磁体 240 とは互 、に平行に配置されて 、る。 [0142] 上記減算回路 51は、例えば図 39に示すような電子回路 5に組み込まれる。即ち、 該電子回路 5は、信号発生器 52と磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230と信 号処理部 53と上記減算回路 51とからなる。
信号発生器 52から発生させたパルス信号は、磁気検出ヘッド部 23及び周辺磁界 検出部 230の感磁体 24、 240にそれぞれ入力される。上記信号処理部 53は、磁気 検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230からの出力電圧を、パルス信号の入力に連 動して開閉する同期検波 531を介して取出し、増幅器 532にて増幅する。
上記信号処理部 53は、磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230とにそれぞれ 対応して 2個設けてあり、それぞれの信号処理部 53において処理した出力信号を、 上記減算回路 51へ入力する。そして、減算回路 51において、磁気検出ヘッド部 23 の出力から周辺磁界検出部 230の出力を減算処理して、最終的な計測信号として出 力する。
その他は、実施例 5と同様である。
[0143] 本例の場合には、上記周辺磁界検出部 230によって、磁気検出ヘッド部 23に作用 する周辺磁界の影響を検出することができる。これにより、磁気検出ヘッド部 23にお ける出力から、周辺磁界の影響分を補正して、より精確な加速度を計測することがで きる。
そして、上述のごとぐ磁気検出ヘッド部 23における出力から、周辺磁界の影響分 の出力を、上記減算回路 51上で差引くため、容易かつ正確に加速度を検出すること ができる。
その他、実施例 5と同様の作用効果を有する。
[0144] (実施例 10)
本例は、図 40〜図 44に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230と を一体ィ匕して、差動型 Ml素子 29とした例である。
図 40、図 41に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230とは、 1本の 感磁体 24を共有している。この一本の感磁体 24の外周に、電磁コイル 25、 250を卷 回し、電磁コイル 25を卷回した部分が磁気検出ヘッド部 23となり、電磁コイル 250を 卷回した部分が周辺磁界検出部 230となる。そして、上記磁気検出ヘッド部 23にお ける電磁コイル 25の一端は、上記周辺磁界検出部 230における電磁コイル 250の一 端と接続されている。
[0145] また、磁気検出ヘッド部 23における電磁コイル 25と周辺磁界検出部 230における 電磁コイル 250とは、逆向きに卷回してある。換言すると、電磁コイル 25の一端と電 磁コイル 250の一端との接続部分が卷回方向転換部 252であり、この卷回方向転換 部 252を境にコイルの卷回方向が逆転している。この卷回の仕方は、磁気検出ヘッド 部 23と周辺磁界検出部 230とのそれぞれに同じ磁界が作用したときに磁気検出へッ ド部 23と周辺磁界検出部 230とに逆向きの出力電圧が生じるような卷回の仕方とな つている。
[0146] 電磁コイル 25、 250の形成方法等は、実施例 1と同様である。また、電磁コイル 25 、 250の線幅及び線間幅は共に 25 mである。なお、図 41においては、便宜上線 間幅を広く描いてある。
図 42に示すごとぐ差動型 Ml素子 29は、磁気検出ヘッド部 23側がカンチレバー 2 2の磁石体 21側を向くように配置される。
[0147] また、上記差動型 Ml素子 29は、磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230とを 対称性を持たせた状態で形成しており、磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230 とに同じ磁界が作用したときには、連続形成された電磁コイル 25、 250の両端におけ る電極 251、 253〖こは、電位差が生じないように構成されている。
[0148] これは、図 44の破線 Bl、 B2に示すごとぐ周辺磁界が磁気検出ヘッド部 23と周辺 磁界検出部 230とのそれぞれに同様に作用した場合には、同じ大きさであると共に 互いに反対符号の出力電圧が生じる。これらの出力電圧 (Bl、 B2)は、それぞれ、 電極 251と卷回方向転換部 252との間、卷回方向転換部 252と電極 253との間にお いて生じる電圧である。
ところ力 磁気検出ヘッド部 23の電磁コイル 25の一端と周辺磁界検出部 230の電 磁コイル 250の一端とが接続されているため、上記二つの出力電圧は打ち消し合い 、結局、図 44の実線 B0に示すごとぐ出力電圧は生じないこととなる。
上述した図 7において、実線の曲線と破線の曲線とは、それぞれ一様な磁界が作 用したときの磁気検出ヘッド部 23及び周辺磁界検出部 230の電磁コイル 25、 250に 生ずる出力電圧を表す。
[0149] そして、磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230とに作用する磁界の感磁体 24 の軸方向成分に差が生じたとき、電磁コイル 25、 250の両端の電極 251、 253〖こ電 位差を生じる。即ち、周辺磁界以外の磁界として、カンチレバー 22の磁石体 21によ る磁界が、磁気検出ヘッド部 23に作用したとき、差動型 Ml素子 29における電磁コィ ル 25、 250の両端に電位差を生じる。
[0150] 上記差動型 Ml素子 29は、図 45に示すような電子回路 50に組み込まれる。即ち、 該電子回路 50は、差動型 Ml素子 29と信号発生器 52と信号処理部 53とからなる。 信号発生器 52から発生させたパルス信号は、差動型 Ml素子 29の感磁体 24に入 力される。上記信号処理部 53は、差動型 Ml素子 29の電磁コイル 25、 250からの出 力電圧を、パルス信号の入力に連動して開閉する同期検波 531を介して取出し、増 幅器 532にて増幅する。
[0151] なお、場合によっては、磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230との対称性を あえて崩して、磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230とに一様な磁界が作用し たときに、電極 251と電極 253との間に所定の電圧が生じるように構成することもでき る。
その他は、実施例 5と同様である。
[0152] 本例の場合には、より簡易な構成にて、周辺磁界の影響を補正することができ、精 確な加速度を検出することができる。
また、上記構成によれば、周辺磁界が大きい場合にも、充分に補正することが可能 である。即ち、 Ml素子を用いて周辺磁界を検出する場合、直接検出できる周辺磁界 の大きさの範囲が限られる。特に、検出感度を高めると検出可能な周辺磁界の大きさ の範囲が狭くなる。その結果、 Ml素子力 なる周辺磁界検出部において出力信号を 出した上で、磁気検出ヘッド部の出力から、周辺磁界検出部において出力を減算し て補正する場合には、補正可能な周辺磁界の大きさが限られてしまう。
[0153] これに対し、本例の構成によれば、周辺磁界に対応する出力電圧を充分に抑制し た状態で、磁石体 21による磁界に対応する電圧を出力することとなる。それ故、周辺 磁界の大きさに関わらず、精確な加速度を検出することができる。 力かる作用効果は、カンチレバー 22の磁石体 21の微小変位に基づく磁界の微小 変化を、精度の高い Ml素子によって検出する構成において、極めて重要な意味を 有する。
また、磁気検出ヘッド部 23の感磁体 24と周辺磁界検出部 230の感磁体 24とが一 体ィ匕されているため、加速度センサ 1の小型化、組立部品点数の削減を図ることがで きる。また、検出精度の高い加速度センサ 1を得ることができる。
その他、実施例 5と同様の作用効果を有する。
[0154] (実施例 11)
本例は、図 46に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23の感磁体 24と周辺磁界検出部 2 30の感磁体 240とを別体とし、一直線上に配置した例である。
感磁体 24と感磁体 240とは、電気的に直列に接続されている。
その他は、実施例 10と同様である。
本例の場合にも、実施例 10と同様の作用効果を得ることができる。
[0155] (実施例 12)
本例は、図 47、図 48に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23の感磁体 24と周辺磁界検 出部 230の感磁体 240とを並列配置した例である。
感磁体 24と感磁体 240とは互いに平行に配置している。また、感磁体 24と感磁体 240とは、電気的に直列に接続されている。その他は、実施例 10と同様である。 本例の場合にも、実施例 10と同様の作用効果を得ることができる。また、実施例 11 に比べて、カンチレバー 22と磁気検出ヘッド部 23と周辺磁界検出部 230とをコンパ タトに配置することができる。
[0156] (実施例 13)
本例は、図 49〜図 52に示すごとぐ Ni— P力もなると共に開口部 225を有するカン チレバー 22の断面寸法を規定した例である。
即ち、本例のカンチレバー 22は、固定端 221と自由端 222との間に開口部 225を 設け、該開口部 225を挟む状態で固定端 221と自由端 222とを連結する一対のフレ ーム部 226を有する。該フレーム部 226は、図 51、図 52に示すごとく、カンチレバー 22の長手方向に直交する平面による断面形状にお 、て、最も厚 、部分の厚み HIと 最も薄い部分の厚み H2との差を hとし、幅を Wfとしたとき、 20 μ m≤Wf≤ 150 μ m
、 h/H2≤0. 15を満たす。
[0157] 上記カンチレバー 22は、メツキによって形成することができる力 メツキのバラツキに より、図 51、図 52に示すように、フレーム部 226に、厚みが大きい部分と小さい部分 とが生ずる。そして、厚みのバラツキが大きいフレーム部 226が撓むと、該フレーム部
226に応力が力かりやすくなる。そこで、フレーム部 226の厚みバラツキを、上記のよ うに小さくして、フレーム部 226にかかる応力を抑制する。
[0158] また、フレーム部 23における上記厚み Hl、 H2は 2〜5 μ m、カンチレバー 22全体 の幅 Wは 350〜1000 /ζ πιである。また、開口部 225の長さ LOは 0. 1〜0. 8mmで ある。
その他は、実施例 5と同様である。
[0159] 本例の場合には、柔軟性に優れると共に強度の高いカンチレバー 22を得ることが できる。即ち、加速度に対するカンチレバー 22の変位を大きくすることができると共に 、耐久性に優れたカンチレバー 22を得ることができる。
特にフレーム部 226の厚みバラツキを、 h/H2≤0. 15を満たすように小さくするこ とにより、カンチレバー 22が橈む際の応力を抑制し、カンチレバー 22の折損を防ぐこ とがでさる。
その他は、実施例 5と同様である。
[0160] (実施例 14)
本例は、 Tiを 35〜50重量％含有する Ni— Ti合金によってカンチレバー 22を構成 した例である。
また、この場合、カンチレバー 22は、 0. 1〜6 μ mの厚みを有する。また、カンチレ バー 22は、スパッタリングによって形成することができる。
その他は、実施例 5と同様である。
[0161] 本例の場合には、形状記憶性に優れたカンチレバー 22を得ることができる。そのた め、繰り返し使用した場合にも、カンチレバー 22の自由端 222の位置がずれることを 防ぎ、正確な計測を維持することができる。
また、上記カンチレバー 22の厚みが 0. 1〜6 /ζ πιであるため、柔軟性に優れると共 に強度の高 、カンチレバー 22を得ることができる。
その他、実施例 5と同様の作用効果を有する。
[0162] (実施例 15)
本例は、磁石体 21を、 FePt又は NdFeBによって構成した例である。
上記磁石体 21は、カンチレバー 22の自由端 222にスパッタリングすることにより形 成することができる。
また、上記磁石体 21の長さ Uま 0. 2〜0. 6mm、幅 Wは 0. 05〜0. 8mm、高さ H は 5〜200 /ζ πιとすることができる。ここで、長さ L、幅 W、高さ Hの定義は、実施例 5 ( 図 22)に準ずる。
なお、上記磁石体 21の形状寸法の一例としては、 L = 0. 4mm、 W=0. 5mm、 H =80 mとすることができる。
その他は、実施例 5と同様である。
[0163] 本例の場合には、磁石体 21の磁気性能を確保することができ、精度の高い加速度 センサを得ることができる。
また、磁石体 21を小さくすることが可能となるため、部品の小型化を図ることができ る。
その他、実施例 5と同様の作用効果を有する。
[0164] 本発明は、上記各実施例を適宜組合わせた態様も可能であり、例えば、上記実施 例 5と実施例 1〜4の何れかとを組合わせたり、実施例 14と実施例 15とを組合わせた りすることちでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 片持梁状をなし、基板上に立設された支持部材に固定された固定端を中心として 回動するように弾性変形するカンチレバーと、該カンチレバーの自由端に設けた磁 石体と、上記カンチレバーの回動領域の外周側に配置された磁気検出ヘッド部とを 有する加速度センサにぉ 、て、
上記磁石体は、互いに逆向きの磁化方向を有する第 1の磁石体と第 2の磁石体と からなり、
上記第 1の磁石体及び上記第 2の磁石体は、それぞれ、一又は複数の単位磁石体 からなることを特徴とする加速度センサ。
[2] 請求項 1において、上記第 1の磁石体の磁気モーメントの大きさと、上記第 2の磁石 体の磁気モーメントの大きさとは、略等 、ことを特徴とする加速度センサ。
[3] 請求項 1又は 2において、上記第 1の磁石体或いは上記第 2の磁石体を構成する 上記各単位磁石体は、他の単位磁石体と隣接して隙間なく配置してあることを特徴と する加速度センサ。
[4] 請求項 1又は 2において、上記第 1の磁石体と上記第 2の磁石体との間には、非磁 化領域が介在して 、ることを特徴とする加速度センサ。
[5] 請求項 4において、上記非磁化領域の長さ Gと、該非磁化領域に隣接する上記単 位磁石体の長さ Lとは、
G≥0. 38L + 0. 16mm
の関係を有することを特徴とする加速度センサ。
[6] 請求項 1〜5のいずれか 1項において、上記加速度センサは、上記第 1の磁石体と 上記第 2の磁石体との互いの位置関係を固定するための固定手段を有することを特 徴とする加速度センサ。
[7] 請求項 1〜3のいずれか 1項において、上記カンチレバーは、平板状を呈し、その 両側面が面する方向に上記自由端が変位するように構成してあり、上記第 1の磁石 体と上記第 2の磁石体とは、上記カンチレバーの両側面のうちの一方に、上記カンチ レバーにおける上記固定端力 上記自由端に向力う軸方向と略直交する方向に隣 接して配置してあることを特徴とする加速度センサ。
[8] 請求項 1又は 2において、上記カンチレバーは、平板状を呈し、その両側面が面す る方向に上記自由端が変位するように構成してあり、第 1の磁石体と上記第 2の磁石 体とは、上記カンチレバーを挟んで対面するように上記両側面にそれぞれ配置して あることを特徴とする加速度センサ。
[9] 請求項 1〜8のいずれか 1項において、上記磁気検出ヘッド部は、作用する磁界の 大きさに応じて特性が変化する感磁体と該感磁体の外周側に卷回した電磁コイルと を含み、上記感磁体に通電する電流の変化に伴！、上記電磁コイルの両端に上記磁 界の大きさに応じた電位差を発生するマグネト 'インピーダンス ·センサ素子よりなるこ とを特徴とする加速度センサ。
[10] 請求項 9において、上記加速度センサは、上記磁気検出ヘッド部に作用する周辺 磁界を検出する周辺磁界検出部を有し、該周辺磁界検出部は、作用する磁界の大 きさに応じて特性が変化する感磁体と該感磁体の外周側に卷回した電磁コイルとを 含み、上記感磁体に通電する電流の変化に伴 、上記電磁コイルの両端に上記磁界 の大きさに応じた電位差を発生する Ml素子よりなることを特徴とする加速度センサ。
[11] 請求項 10において、上記磁気検出ヘッド部の出力電圧から上記周辺磁界検出部 の出力電圧を減算する減算回路を有することを特徴とする加速度センサ。
[12] 請求項 10において、上記加速度センサは、上記感磁体を互いに平行に配置した 上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出部とを有し、上記磁気検出ヘッド部に おける上記電磁コイルの一端は、上記周辺磁界検出部における上記電磁コイルの 一端と接続されており、上記磁気検出ヘッド部における上記電磁コイルと上記周辺 磁界検出部における上記電磁コイルとは、上記磁気検出ヘッド部と上記周辺磁界検 出部とのそれぞれに同じ磁界が作用したときに上記磁気検出ヘッド部と上記周辺磁 界検出部とに逆向きの出力電圧が生じるような向きに卷回されていることを特徴とす る加速度センサ。
[13] 請求項 1〜12のいずれか 1項において、上記加速度センサは、上記カンチレバー と、上記磁石体と、上記磁気検出ヘッド部とを含む検知ユニットを 2基有し、該各検知 ユニットは、互いに直交する 2軸方向に沿って作用する加速度をそれぞれ検出するよ うに構成してあることを特徴とする加速度センサ。
[14] 請求項 1〜12のいずれか 1項において、上記加速度センサは、上記カンチレバー と、上記磁石体と、上記磁気検出ヘッド部とを含む検知ユニットを 3基有し、該各検知 ユニットは、互いに直交する 3軸方向に沿って作用する加速度をそれぞれ検出するよ うに構成してあることを特徴とする加速度センサ。
[15] 請求項 1〜14のいずれか 1項において、上記加速度センサは、上記磁気検出へッ ド部の出力信号を補正するための周辺磁界検出ユニットを有することを特徴とする加 速度センサ。
[16] 請求項 15において、上記磁気検出ヘッド部を制御するための電気回路と、該磁気 検出ヘッド部の出力信号を補正するための上記周辺磁界検出ユニットを制御するた めの電気回路とは、共用のものであることを特徴とする加速度センサ。
[17] 請求項 1〜16のいずれか 1項において、上記加速度センサは、一体的にモジユー ルイ匕されたものであることを特徴とする加速度センサ。
[18] 請求項 1〜17において、上記支持部材は、上記固定端を接合した基体部と、上記 カンチレバーとの間に間隙を設けつつ上記基体部から上記カンチレバーの自由端 側へ延設された延設部とを有することを特徴とする加速度センサ。
[19] 請求項 18において、上記カンチレバーは、導電体力 なり、上記支持部材は、上 記延設部における上記カンチレバーとの対抗面に導電層を設けてなり、該導電層は 、上記カンチレバーと電気的に導通していることを特徴とする加速度センサ。
[20] 請求項 1〜19のいずれか 1項において、上記カンチレバーは、 Ni— P合金力もなる ことを特徴とする加速度センサ。
[21] 請求項 20にお 、て、上記支持部材はセラミックス力もなり、該支持部材と上記カン チレバーの固定端との間には、複数の金属層からなる多層金属層が介在しているこ とを特徴とする加速度センサ。
[22] 請求項 20において、上記磁石体は、榭脂磁石、或いは上記カンチレバーとの接合 面に榭脂層を形成してなるものからなり、上記カンチレバーは、上記磁石体との接合 面に、安定した不動態化皮膜を形成する金属層を配置してなることを特徴とする加 速度センサ。
[23] 請求項 20〜22のいずれか一項において、上記カンチレバーは、上記固定端と上 記自由端との間に開口部を有すると共に、該開口部を挟む状態で上記固定端と上 記自由端とを連結する一対のフレーム部を有し、該フレーム部は、上記カンチレバー の長手方向に直交する平面による断面形状にぉ 、て、最も厚 、部分の厚み HIと最 も薄い部分の厚み H2との差を hとし、幅を Wfとしたとき、 20 μ m≤Wf≤ 150 m、 h /H2≤0. 15を満たすことを特徴とする加速度センサ。
請求項 1〜19のいずれか一項において、上記カンチレバーは、 Ni— Ti合金からな ると共に、 0. 1〜6 mの厚みを有することを特徴とする加速度センサ。
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