WO2005106502A1 - 加速度センサ - Google Patents

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WO2005106502A1
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magnetic
acceleration sensor
acceleration
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Yoshinobu Honkura
Michiharu Yamamoto
Yoshiaki Kohtani
Masaki Mori
Eiji Kako
Kouei Genba
Takumi Asano
Naoki Ishikawa
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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 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 the applied acceleration. In particular, this tendency is more remarkable in an acceleration sensor that is formed in a small size by combining a minute magnetic body and a low elastic cantilever.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and in an acceleration sensor that measures displacement of a magnetic body using a magnetic detection element, the influence of a peripheral magnetic field is suppressed to improve measurement accuracy. It is intended to provide an improved acceleration sensor.
  • the first invention is a cantilever that is cantilever-shaped and elastically deforms so as to rotate around a fixed end fixed to a support member erected on a substrate, and a free end of the cantilever.
  • An acceleration sensor comprising: a magnet body provided at a first position; and an acceleration detection unit including a magnetic detection head disposed at an outer peripheral side of a rotation region of the cantilever.
  • the magnetic detection head In order to correct the detection signal output from the magnetic detection head, the magnetic detection head is corrected. And a peripheral magnetic field detecting section for measuring a peripheral magnetic field acting on the magnet body.
  • the peripheral magnetic field detection unit in the acceleration sensor of the present invention measures a peripheral magnetic field acting on the magnet body disposed on the magnetic detection head unit and the cantilever. According to this peripheral magnetic field detecting section, a peripheral magnetic field directly acting on the magnetic detecting head section can be detected. Therefore, according to the peripheral magnetic field detecting section, it is possible to correct an error component generated by the action of the peripheral magnetic field in the detection signal by the magnetic detecting head section.
  • the peripheral magnetic field detection unit it is possible to detect a peripheral magnetic field that acts to generate torque in the magnet body and elastically deform the cantilever. If this peripheral magnetic field can be detected, it is possible to estimate the amount of displacement generated in the magnet body due to the influence of the peripheral magnetic field, which is related to the acceleration acting on the acceleration sensor. Then, of the detection signals of the magnetic detection head unit, an error component due to the displacement of the magnet body due to the torque can be estimated. Therefore, it is possible to correct an error component of the detection signal of the magnetic detection head unit, in which the peripheral magnetic field acts indirectly via the displacement of the magnet body.
  • the error component due to the direct action of the peripheral magnetic field and the error component due to the indirect action among the measurement signals of the magnetic detection head unit are determined. Correction can be made, and the applied acceleration can be accurately measured.
  • the torque generated in the magnet body is a rotational force generated when a magnetic field acts on the magnet body having a magnetic moment in a predetermined direction.
  • the magnetic moment is a product of the strength of the magnetic poles of the magnet body and the distance between the magnetic poles, and has directivity.
  • the 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.
  • a second invention provides a cantilever that elastically deforms so as to rotate about a fixed end, a magnet body provided at a free end of the cantilever, and a support member that fixes and supports the fixed end of the cantilever.
  • An acceleration sensing component for converting an acting acceleration into a change in a magnetic field due to the displacement of the magnet body,
  • 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.
  • the acceleration sensing component is characterized by having:
  • the acceleration sensing component converts the acceleration acting as described above into a change in a magnetic field due to the displacement of the magnet body. That is, the acceleration acting on the acceleration sensing component acts on the free end of the cantilever to which the magnet is fixed. As a result, the magnet body is displaced as the cantilever is elastically deformed and the free end is displaced, and as a result, the magnetic field generated from the magnet body changes. In this way, the acceleration is sensed by converting the acceleration into a change in the magnetic field.
  • the acceleration can be detected by detecting the change in the magnetic field by the magnetic detection means.
  • an acceleration sensing component the rigidity of a cantilever that increases the sensing accuracy is reduced as much as possible to make it easier to deform. Therefore, when handling acceleration sensing components, it is necessary to avoid touching easily deformable cantilevers and magnet bodies fixed to their free ends.
  • the support member is constituted by the base portion and the extending portion. This makes it easier to grip the support member without touching the cantilever or the magnet body, and makes it easier to handle the acceleration sensing component. For example, handling when attaching the acceleration sensing component to a substrate or the like can be facilitated.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual front view showing a magnetic detection head unit in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a conceptual cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a magnetic detection head unit in Example 1.
  • 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 An equivalent circuit showing an electric circuit of an IC chip inside the acceleration sensor in Embodiment 1.
  • 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. 11 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a second embodiment.
  • FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing an electric circuit of an IC chip inside the acceleration sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view showing another acceleration sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view showing another acceleration sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an acceleration sensor according to a third embodiment.
  • FIG. 16 is a perspective view showing an acceleration sensing component in a third embodiment.
  • FIG. 19 is an explanatory sectional view of the method for manufacturing the acceleration sensing component following Example 18 in Example 3;
  • FIG. 20 is an explanatory sectional view of the method for manufacturing the acceleration sensing component following Example 19 in Example 3;
  • FIG. 21 is an explanatory sectional view of the method for manufacturing the acceleration sensing component following Example 20 in Example 3.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing an acceleration sensing component in a third embodiment.
  • FIG. 23 is a perspective view showing an acceleration sensing component according to a fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing an acceleration sensing component according to a fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a perspective view showing an acceleration sensing component according to a fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a perspective view showing another acceleration sensing component according to the fifth embodiment.
  • FIG. 27 is a plan view of an acceleration sensor according to a sixth embodiment.
  • FIG. 28 is a sectional view taken along line AA of FIG. 27.
  • FIG. 29 is a plan view and a sectional view of an acceleration sensing component and a stopper according to a sixth embodiment.
  • FIG. 30 is a plan view of an acceleration sensing component and a stopper for explaining a function of a stopper according to a sixth embodiment.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram of an electronic circuit incorporating a subtraction circuit in a seventh embodiment.
  • FIG. 32 is a plan view of a differential Ml element in Example 8.
  • FIG. 33 is a partial perspective view of a differential Ml element in Example 8.
  • FIG. 34 is an explanatory view showing the positional relationship between the cantilever and the differential Ml element in Example 8,
  • FIG. 35 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 32.
  • FIG. 36 is a diagram showing a relationship between a peripheral magnetic field of a differential Ml element and an output voltage in Example 8.
  • FIG. 37 is an electronic circuit diagram incorporating a differential Ml element in Example 8.
  • FIG. 38 is a plan view of a differential Ml element in Example 9.
  • FIG. 39 is a plan view of a differential Ml element in Example 10.
  • FIG. 40 is a sectional view taken along line CC of FIG. 39.
  • FIG. 41 is a plan view of a cantilever according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 42 is a sectional view taken along line D-D in FIG. 41.
  • FIG. 43 is an explanatory cross-sectional view of a frame part in Embodiment 11;
  • FIG. 44 is another cross-sectional explanatory view of the frame part in the eleventh embodiment.
  • the acceleration sensor according to the first invention can be used for measuring the motion information of a car or a self-standing mobile robot, or for controlling a manipulator such as a robot arm of a stationary robot.
  • PD a manipulator
  • the acceleration sensor according to the present invention is particularly effective because the adverse effect of electromagnetic noise is likely to become 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 magnetic material can be formed of ferrite, rare earth magnet, or the like. Wear.
  • the acceleration measured by the acceleration sensor of the present invention also includes a gravitational acceleration that can be measured only by the motion acceleration.
  • rotating around the fixed end means that the free end of the cantilever is displaced and changes in angle when the cantilever is bent.
  • the sensitivity direction in which the magnetic detection sensitivity of the peripheral magnetic field detection unit is maximum and the sensitivity direction in which the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection head unit is maximum are parallel.
  • the peripheral magnetic field component acting on the magnetic detection head can be accurately detected by using the peripheral magnetic field detector. Then, the amount of elastic deformation of the cantilever due to the torque generated in the magnet body due to the action of the peripheral magnetic field and the accompanying displacement of the magnet body can be accurately calculated.
  • the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit include a magnetic sensitive body whose characteristics change according to the magnitude of an applied magnetic field, and an electromagnetic coil wound on the outer peripheral side of the magnetic sensitive body, A magneto 'impedance sensor element (hereinafter referred to as “MI element” as appropriate) that generates a potential difference according to the magnitude of the magnetic field at both ends of the electromagnetic coil as the current flowing through the magnetic sensing element changes! , Preferably.
  • 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.
  • MI Magnetic-impedance
  • This Ml phenomenon occurs in a magnetic sensitive body made of a magnetic material having an electron spin arrangement in a circling direction with respect to a supplied current direction. If the current flowing through the magnetic sensing element is rapidly changed, The magnetic field in the turning direction changes abruptly, and the action of the magnetic field change causes a change in the spin direction of the electron according to the surrounding magnetic field. Then, a phenomenon in which a change in the internal magnetism and impedance of the magnetic sensitive body occurs at that time is the Ml phenomenon.
  • the Ml element uses a magnetic sensing element made of a magnetic material having an electron spin arrangement in a direction of circulation in a direction of a 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 configuration is such that a change in the internal magnetism and impedance of the magnetic sensing element at that time is converted into a voltage or current generated in the magnetic sensing element, or a voltage or current generated at both ends of an electromagnetic coil arranged on the outer periphery of the magnetic sensing element.
  • the resulting element is the Ml element.
  • a combination of this Ml element and an electronic circuit is called an Ml sensor.
  • the magnetic detection head unit is configured by the Ml element that generates a potential difference between both ends of the electromagnetic coil in accordance with a change in the current flowing through the magnetic sensitive body, high sensitivity is achieved.
  • the magnetism can be detected, and the displacement of the magnet body can be detected with high accuracy.
  • the magnetic sensing element may be, for example, one formed in a linear shape or one formed in a thin film. Examples of the material of the magnetic sensitive material include FeCoSiB and NiFe.
  • the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit are connected to both ends of the electromagnetic coil when a current applied to the magnetic sensitive body is started or dropped in 10 nanoseconds or less. It is preferable that the apparatus be configured so as to be able to measure the intensity of the magnetic field acting by measuring the magnitude of the induced voltage generated.
  • a current change including a high-frequency component of about 0.1 GHz can act on the magnetic sensitive body. 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 peripheral magnetic field can be more accurately measured. The intensity can be measured.
  • rise refers to, for example, changing the current value of the current flowing through the magneto-impedance element from 10 (90)% or more of the steady-state current value to 90 (10)% or less.
  • the practical lower limit value of the rise or fall time is determined by, for example, the limit performance of a device or the like that generates a conduction current.
  • the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit are configured to measure an induced voltage generated at both ends of the electromagnetic coil when a current flowing through the magnetic sensitive body falls. Is preferable.
  • 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 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 can be subtracted from the output of the influence of the peripheral magnetic field on the subtraction circuit, so that the acceleration can be detected easily and accurately.
  • the acceleration sensor has the magnetic detection head and the peripheral magnetic field detection unit in which the magnetic sensing elements are arranged in parallel with each other, and one end of the electromagnetic coil in the magnetic detection head unit has one end. 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 detection unit When an output signal is output from the output unit and the output of the magnetic field detection unit is subtracted from the output of the magnetic detection head unit for correction, the magnitude of the peripheral magnetic field that can be corrected is limited.
  • 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 sensitive body of the magnetic detection head unit and the magnetic sensitive body of the peripheral magnetic field detection 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 detecting head unit and the magnetic sensing element of the peripheral magnetic field detecting unit can 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 detection unit are integrated with each other.
  • the acceleration sensor has two acceleration detection units configured to detect accelerations acting in two orthogonal directions orthogonal to each other.
  • the acceleration sensor can measure acceleration in an arbitrary direction acting along a plane defined by the two axes.
  • the acceleration sensor includes three detection units configured to detect accelerations acting along three axes orthogonal to each other. In this case, the acceleration acting in an arbitrary direction can be measured using the acceleration sensor.
  • the acceleration sensor has an electric circuit for controlling the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit.
  • the acceleration sensor including the electric circuit can be made small, and the power consumption of the entire acceleration sensor can be suppressed by modularizing the electric circuit.
  • the electric circuit captures a detection signal of the magnetic detection head unit and a detection signal of the peripheral magnetic field detection unit provided corresponding to the magnetic detection head unit, and performs signal processing. It is preferred to be composed.
  • the detection signal of the magnetic detection head unit and the detection signal of the peripheral magnetic field detection unit are signal-processed, whereby the direct or indirect detection of the peripheral magnetic field among the detection signals of the magnetic detection head unit is performed. It is possible to correct the error component due to the action.
  • a detection signal of the magnetic detection head unit and a detection signal of the peripheral magnetic field detection unit are fetched in parallel, and then the two detection signals are processed. There is a way. In this case, an error component of the detection signal of the magnetic detection head unit can be estimated based on the detection signal of the peripheral magnetic field detection unit. Therefore, if the detection signal of the peripheral magnetic field detection unit is used, it is possible to perform a correction that improves the measurement accuracy of the acceleration sensor.
  • the magnetic detection head unit and the peripheral magnetic field detection unit are configured to output detection signals of opposite polarity when the same peripheral magnetic field acts, and both are electrically connected in series. There is also a way to do it.
  • an error component is eliminated from the detection signal of the magnetic detection head unit by appropriately setting the ratio of the magnitude of the detection signal of the peripheral magnetic field detection unit to the detection signal of the magnetic detection head unit. The obtained signal is obtained.
  • the detection signal of the peripheral magnetic field detection unit is amplified and the like, and then connected in series with the magnetic detection head unit.
  • the acceleration sensor is integrally modularized.
  • the rigidity of the acceleration sensor can be improved by modularizing the acceleration sensor, and the measurement accuracy of the acceleration 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, this acceleration sensor has high measurement accuracy.
  • the module including the electric circuit is integrally modularized, the power consumption of the entire modularized chip can be suppressed.
  • the acceleration sensor is provided with a stopper for preventing the cantilever from being excessively displaced in a rotating direction of the free end of the cantilever.
  • the stopper may be provided on only one side of the free end of the cantilever in the rotation direction, or may be provided on both sides.
  • the stopper is preferably integrated with the support member.
  • the number of parts of the acceleration sensor can be reduced, which is advantageous in terms of ease of assembly and cost.
  • the acceleration sensing component can be applied to the acceleration sensor according to the first invention.
  • the acceleration sensor according to the first aspect of the present invention aims to improve the measurement accuracy by suppressing the influence of the peripheral magnetic field as described above, the acceleration sensor has high sensing accuracy even when used as an acceleration sensing component. Need to be something. In that case, the cantilever becomes more susceptible to deformation, and it is highly necessary to eliminate contact with the cantilever and the magnet when handling. Therefore, by using the acceleration sensing component of the second invention, the sensing accuracy is high, and the above problem in handling the acceleration sensing component can be easily solved. Wear.
  • the length of the support member is longer than the length of the cantilever. In this case, it is easy to prevent the cantilever from touching when holding both ends in the longitudinal direction of the support member.
  • the cantilever is a conductor
  • 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 extending portion of the support member facing the cantilever can be 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 sensing component can be obtained.
  • the support member is made of an insulator and the conductive layer is provided
  • the static electricity is generated on the opposing surfaces of the cantilever and the extended portion of the support member. 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 supporting member, the cantilever and the above-mentioned opposing surface of the supporting member are made to have the same potential, thereby preventing 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 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 sensing component improves.
  • the support member is made of ceramics, and 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 It is preferable that the second metal layer has a force of at least one of Cu, Au, and Ag.
  • 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 made of a resin magnet or a resin layer formed on the joint surface with the cantilever.
  • 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, Ti!
  • the cantilever has an opening between the fixed end and the free end, and has a pair of frame parts 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, and 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, it is possible to obtain a cantilever which is excellent in flexibility and high in strength. . 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 also has a Ni—Ti alloy force.
  • a cantilever excellent in shape memory can be obtained. Therefore, even when the cantilever is used repeatedly, the position of the free end of the cantilever can be prevented from shifting, and accurate measurement can be maintained.
  • 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 an acceleration sensor 1 using an amorphous wire that is a magnetic sensitive body 24. It is. This will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • 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. And a detection unit 2a (b) including a magnetic detection head section 23a (b) disposed on the outer peripheral side of the rotation region of the cantilever 22.
  • the acceleration sensor 1 detects the peripheral magnetic field acting on the magnetic detection heads 23a, 23b and the magnet bodies 21a, 21b in order to correct the detection signals output from the magnetic detection heads 23a, 23b. Parts 43a and 43b are provided.
  • the acceleration sensor 1 of the present example includes two detection units 2a and 2b combining a cantilever 22 and magnetic detection heads 23a and 23b, and two peripheral magnetic field detectors 43a and 43b and an IC chip 12 accommodating an electric circuit as a control circuit are arranged on a common IC substrate 10, and are integrally modularized.
  • the magnitude of the inertial force acting on the cantilever 22 in accordance with the applied acceleration is converted into the amount of displacement of the magnet 21a (b) disposed at the free end 222. Then, the magnitude of the applied acceleration is measured by detecting the amount of displacement of the magnet body 21a (b) using the magnetic detection head 23a (b).
  • the X-axis 1 Oa direction and the Y-axis 1 Ob direction defined along two orthogonal sides of the IC substrate 10, respectively. It is configured to detect acceleration acting on the actuator.
  • the cantilever 22 has a fixed end 221 that 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 having a beam structure. A magnet body 21a (b) 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.
  • the position from the base of the support post 28 side to 0.38 mm before the free end 222 is set. It has a long hole 220 with a width of 0.22 mm. The long hole 220 was abolished. Then, a plate-shaped cantilever can be obtained.
  • 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, if the natural frequency is set to less than 50 Hz, it may not be possible to accurately detect an acceleration around 40 Hz.
  • the magnet body 21a (b) is disposed 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 size of the magnet body 21 was set to a width (dimension in the axial direction of the force-chuck lever 22) WO.5 mm, a height 0.3 mm, and a thickness T100 microns.
  • the magnetic detection head 23a (b) uses an amorphous wire having a length of lmm and a wire diameter of 20 ⁇ m (hereinafter, appropriately referred to as the amorphous wire 24) as the magnetic sensitive body 24. It is. As shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic detection head 23a (b) has an electromagnetic coil 25 having an inner diameter of 200 ⁇ m or less wound on the outer peripheral side of a tubular insulating resin 26 extrapolated on an amorphous wire 24. It was done.
  • the strength of the peripheral magnetic field is detected by measuring the induced voltage generated in the electromagnetic coil 25 when a pulsed current (hereinafter, appropriately referred to as a pulse current) is applied to the amorphous wire 24. ing.
  • the above-mentioned Ml phenomenon occurs in a magnetic sensitive body made of a magnetic material having an electron spin array in a circulating direction with respect to a direction of a supplied current.
  • 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.
  • Magnetic field detectors 43a and 43b. Indicates the change in the internal magnetism and impedance of the magnetosensitive material due to the change in the electron spin direction when the current flowing through the amorphous wire 24 as the magnetic sensitive material is rapidly changed. It is configured to convert the voltage (induced voltage) generated at both ends of the placed electromagnetic coil 25.
  • Each of the magnetic detection heads 23a (b) of the present example has a magnetic detection sensitivity in the longitudinal direction of the amorphous wire 24 as a magnetic sensitive body.
  • the magnetic field strength detected by the magnetic detection head 23a (b) when the acceleration does not act and the displacement of the magnet 21a (b) does not occur is reduced.
  • An amorphous wire 24 is disposed orthogonally to the magnetizing direction in which the magnet body 21a (b) is formed. Note that the amorphous wire 24 may be inclined relative to the direction of the magnet. However, in this case, since the magnetic field intensity detected by the magnetic detection head 23a (b) when the magnet body 21a (b) is not displaced does not always have the minimum value, it is necessary to appropriately perform signal processing. There is.
  • the magnetic detection head portion 23a (b) is formed on the element substrate 27 provided with a groove-like concave portion 270 having a substantially rectangular cross section with a depth of 5 to 200 microns as shown in FIGS. I have.
  • a plurality of conductive patterns 25a orthogonal to the groove direction are arranged at a uniform pitch on each of the mutually facing groove side surfaces 270a of the inner peripheral surface of the concave portion 270.
  • a conductive pattern 25b for electrically connecting the conductive patterns 25a having the same pitch on the facing groove side surface 270a is provided orthogonal to the groove direction.
  • the amorphous wire 24 is embedded 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.
  • 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 formed obliquely to the groove direction. It is provided.
  • the conductive patterns 25a, 25b, and 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 an etching process is performed to form the conductive patterns 25a and 25b. 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. Things.
  • the inner diameter of the winding of the electromagnetic coil 25 of this example is 66 microns, which is the diameter of a circle having the same cross-sectional area as the cross-sectional area of the recess 270 (see Fig. 3).
  • 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 set in the X-axis 10a direction and the Y-axis 10b direction, respectively. It has been set.
  • the peripheral magnetic field detecting section 43a (b) (see FIG. 1) has the same configuration as the magnetic detecting head section 23a (b).
  • each of the peripheral magnetic field detection units 43a (b) has an amorphous wire 44 as a magnetic sensitive body and an electromagnetic coil 45 wound around the outer periphery thereof.
  • the magnitude of the detection signal of the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) and the magnitude of the detection signal of the magnetic detection head unit 23a (b) in a uniform peripheral magnetic field have a predetermined ratio. It has been set.
  • the peripheral magnetic field detection unit 43a has the same magnetic field detection direction as the magnetic detection head unit 23a.
  • the peripheral magnetic field detection unit 43b has the same magnetic field detection direction as the magnetic detection head unit 23b.
  • the output voltage Vh of the magnetic detection head unit 23a (b) is calculated by the voltage component Va due to the applied acceleration, the voltage component Vm detecting the peripheral magnetic field such as geomagnetism, and the torque due to the torque due to the peripheral magnetic field.
  • the voltage component Vt resulting from the displacement that occurs in This voltage component Vt is a voltage component generated when the cantilever 22 is elastically deformed by the torque of the magnet body 21a (b) and the magnet body 21a (b) is displaced. That is, the voltage components Vm and Vt are error components of the output voltage Vh of the magnetic detection head unit 23a (b).
  • the magnitude of the torque generated in the magnet body 21a (b) by the action of the peripheral magnetic field is proportional to the magnetic field strength.
  • the amount of elastic deformation of the cantilever 22 holding the magnet body 21a (b) is proportional to the magnitude of the torque. Therefore, the above voltage component Vt is proportional to the strength of the surrounding magnetic field.
  • Vt k X Vm. (K is a constant uniquely determined by the magnetic force of the cantilever 22 and the magnet body 21a (b).)
  • the winding directions of the electromagnetic coil 25 and the electromagnetic coil 45 are reversed so that the polarity of the output voltage is reversed between the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b). It is. Further, the length of the amorphous wire 44 is made longer than that of the amorphous wire 24 by utilizing the characteristic of the Ml element that the induced voltage of the electromagnetic coil becomes larger as the length of the amorphous wire becomes longer. As a result, the magnitude of the output voltage Vs of the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) is set to (1 + k) times the magnitude of the voltage component Vm of the output voltage Vh of the magnetic detection head unit 23a (b). . With respect to the configuration other than those described above, the same specifications were used for the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b).
  • a method of increasing the magnitude of the output voltage Vs of the electromagnetic coil 45 As a method of increasing the magnitude of the output voltage Vs of the electromagnetic coil 45, a method of increasing the length of the amorphous wire 44 of the present embodiment, a method of increasing the number of turns of the electromagnetic coil 45, and a method of increasing the amplitude of the amorphous wire 44 There are various methods such as a method of increasing the magnitude of the current flowing through the power supply. Furthermore, the ratio between the two can be set to a desired ratio by using a circuit that amplifies the output voltage Vs of the electromagnetic coil 45, a circuit that divides the output voltage Vh of the electromagnetic coil 25, or the like.
  • the IC chip 12 constitutes an electric circuit for controlling the magnetic detection heads 23a and 23b and the peripheral magnetic field detection units 43a and 43b of the detection units 2a and 2b as its internal circuit. is there.
  • the IC chip 12 is composed of amorphous wires 24 and 44 connected in parallel as shown in FIG.
  • a signal generator 121 that generates a pulse current (see Fig. 7) to be input to the controller and a signal processing that outputs a signal corresponding to the output voltage Va (see Fig. 7) across both ends of the series-connected electromagnetic coils 25 and 45 Part 122 is included.
  • Signal generator 121, the energization time 40 nsec, is arranged to generate a pulse current of the pulse interval 5 micro sec.
  • 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.
  • a configuration in which a pulse current is applied to the amorphous wires 24 and 44 connected in series may be used.
  • the signal processing unit 122 has an analog switch 122a that turns on and off the electrical connection between the electromagnetic coil 25 and the signal processing unit 122 in synchronization with the trigger signal as shown in FIG.
  • the signal processing unit 122 includes a capacitor 122c connected to the electromagnetic coil 25 via the analog switch 122a, and forms a synchronous detection circuit that functions as a so-called peak hold circuit.
  • An amplifier 122b is combined with this synchronous detection circuit.
  • this magnetic detection method measures the output voltage Va generated at both ends of the series-connected electromagnetic coil 25 and electromagnetic coil 45 when the pulse current applied to the amorphous wire 24 (44) falls. Is what you do.
  • the cutoff time from 90% to 10% of the steady state pulse current force was set to 4 nanoseconds.
  • the voltage value (output voltage Va) input to the signal processing unit 122 is a value obtained by adding the output voltage Vh, which is the induced voltage of the electromagnetic coil 25, and the output voltage Vs, which is the induced voltage of the electromagnetic coil 45.
  • Vh Va + (1 + k) -Vm
  • Vs (one (1 + k) -Vm). ;).
  • the electric circuit of the IC chip 12 of the present example includes an electric path from the signal generator 121 to the amorphous wires 24 and 44 and an electric path from the signal generator 121 to the analog switch 122a. It has an electronic switch 128 for switching electrical paths.
  • the electronic switch 128 inputs a pulse current of the signal generator 121 to one of the detection units 2a and 2b and a trigger signal of the signal generator 121 to one of the two analog switches 122a. Is configured to be switched.
  • one analog switch 122a is connected to the electromagnetic coil 25 of the detection unit 2a, and the other analog switch 122a is connected to the electromagnetic coil 25 of the detection unit 2b.
  • the signal processing unit 122 of the IC chip 12 is shared between the detection unit 2a and the detection unit 2b in a time sharing manner by the electric circuit configured as described above.
  • the 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 by an external force.
  • the acceleration sensor 1 of the present example has the magnetic field detection unit 43a (b) that measures the magnetic field acting on the magnetic detection head unit 23a (b) and the magnet body 2 la (b). are doing.
  • the peripheral magnetic field detecting section 43a (b) the peripheral magnetic field directly acting on the magnetic detecting head section 23a (b) can be detected. Therefore, according to the peripheral magnetic field detection section 43a (b), the error component (Vm) generated by the action of the peripheral magnetic field in the detection signal (Vh) from the magnetic detection head section 23a (b) must be corrected. Can be.
  • peripheral magnetic field detection unit 43a (b) it is possible to detect a peripheral magnetic field that acts on the magnet body 21a (b) to generate a torque and acts to elastically deform the cantilever 22. If this peripheral magnetic field can be detected, the displacement generated in the magnet body 21a (b) due to the influence of the peripheral magnetic field irrespective of the applied acceleration can be estimated. Then, of the output signal (Vh) of the magnetic detection head unit 23a (b), an error component caused by the peripheral magnetic field acting indirectly through the displacement of the magnet body 21a (b). Minutes (vt) can be corrected.
  • the error component (Vm) due to the direct action of the peripheral magnetic field and the error component (Vm) due to the indirect action in the measurement signal of the magnetic detection head unit 23a (b) Vt) can be corrected, and the applied acceleration can be accurately measured.
  • the arrangement of the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) is such that the amorphous wires 24 and the amorphous wires 44 are arranged on the same line. Is also good. Alternatively, they may be arranged side by side so that they are parallel as shown in FIG.
  • This embodiment is an example in which the configurations of the peripheral magnetic field detection unit and the IC chip are changed based on the first embodiment. This is an example in which the configuration of the magnet body 21 is changed. This will be described with reference to FIGS.
  • the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) of the acceleration sensor 1 of the present example has the same specifications as the magnetic detection head unit 23a (b) as shown in FIG. That is, when the same magnetic field acts, the peripheral magnetic field detecting section 43a (b) and the magnetic detecting head section 23a (b) are configured to generate the same output voltage.
  • the signal generator 121, the amorphous wire 24 of the force magnetic detection head 23a (b), and the peripheral magnetic field detector 43a (b) A pulse current is supplied to the amorphous wire 44 at the same time. Further, the IC chip 12 outputs the output voltage (Vh) of the electromagnetic coil 25 of the magnetic detection head unit 23a (b) and the output voltage (Vs) of the electromagnetic coil 45 of the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) in parallel.
  • the signal processing unit 122 has two systems so that the signal processing can be performed in two ways.
  • the IC chip 12 has a CPU 128 that inputs two signals obtained by processing the output voltages of the electromagnetic coils 25 and 45 in parallel and performs a predetermined operation.
  • an analog or digital signal processing circuit may be formed, and this signal processing circuit may perform the same calculation as described above.
  • the above-described electric circuits may be formed for the detection unit 2a and the detection unit 2b, respectively.
  • the detection unit 2a and the detection unit 2b are shown in FIG. Electric circuits can be shared in a time sharing manner.
  • the magnetizing direction M of the magnet body 21 in the detecting units 2a and 2b may be configured to be the same.
  • the axial direction of the amorphous wire 24 in each of the magnetic detection head sections 23a and 23b can be matched.
  • the directions of the magnetic fields that generate torque in the magnet bodies 21a and 21b match. Therefore, in the above case, the measurement signal of each of the detection units 2a and 2b can be corrected using the common peripheral magnetic field detection unit 43.
  • a detection unit 2c for detecting acceleration acting along the Z-axis 10c direction can be added.
  • the longitudinal direction of the amorphous wire 24 of the magnetic detection head 23c and the amorphous wire 24 of the magnetic detection head 23b can be matched. Further, the directions of the magnetic fields that generate torque are the same in the magnet 21b and the magnet 21c. Therefore, the peripheral magnetic field detection unit 43b provided for correcting the measurement signal of the detection unit 2b can be used for correction of the detection unit 2c. It should be noted that a peripheral magnetic field detection unit dedicated to the detection unit 2c can be separately provided.
  • This example is an example of the acceleration sensor 1 in which a support member 280 that supports the fixed end 221 of the cantilever 22 as shown in FIGS.
  • the support member 280 is provided between the base part 281 to which the fixed end 221 is joined and the cantilever 22 while providing a gap 289 between the base part 281 and the free end 222 of the cantilever 22. And an extension portion 282 extended to the outside.
  • the magnet body 21a (b) is disposed on the surface of the free end 222 of the cantilever 22 opposite to the above-mentioned gap 289 side. Is established.
  • the dimensions of the magnet body 21a (b) are, for example, a length L of 0.2 to 0.6 mm, a width W of 0.2 to 0.8 mm, and a height H of 0.05 to 0. It can be 2 mm.
  • the length is the length along the direction of the force from the fixed end 221 to the free end 222 of the cantilever 22.
  • 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 orthogonal to the surface of the cantilever 22.
  • the cantilever 22 is made of Ni-P alloy, and the support member 280 is made of ceramics.
  • a multilayer metal layer 31 including a plurality of metal layers is interposed between the support member 280 and the fixed end 221 of the cantilever 22 .
  • 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 facing 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. Further, 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 21a (b) is made of a resin magnet or a resin in which a resin layer is formed on the joint surface with the cantilever 22.
  • the cantilever 22 has a metal layer (a metal layer 33 for forming a passivation film) that forms a stable passivation film on the joint surface with the magnet body 21a (b).
  • the passivation film forming metal layer 33 is made of any of Cr, Al, Zn, and Ti.
  • the magnet body 21a (b) is, for example, a sintered magnet or the like, a resin layer is formed on the joint surface with the cantilever 22.
  • the magnet body 21a (b) is a resin magnet First, the magnet 2 la (b) is formed directly on the passivation film forming metal layer 33 formed on the cantilever 22.
  • the acceleration sensing component 20 which is a combination of the magnet body 21a (b), the cantilever 22, and the support member 280 in the acceleration sensor 1 of the present example, will be described with reference to FIGS. This will be explained using.
  • an L-shaped support member 280 made of ceramics is manufactured.
  • the dimensions of the supporting member 280 are such that the width w is 0.6 mm, the length al is 2.Omm, the height hi of the base part 281 is ⁇ O. 4 mm, and the height of the 282 282 is h2 force SO.3 mm. , ⁇ ⁇ 2 length a2 force 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, Cr is sputtered on the side surface of the base portion 281 which continues to form a conductive layer 32 having a thickness of 0.1 ⁇ m.
  • the 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 passivation film forming metal layer 33 is arranged by sputtering Cr in a region where the magnet body 21a (b) 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 the passivation film forming metal layer 33.
  • the ink magnet raw material 219 was applied to the cantilever 22 with a magnetic field in a desired direction. After orientation and curing of the epoxy resin to some extent, magnetization is performed in the desired magnetization direction. Thereby, the magnet body 21a (b) is 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 sacrifice 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.
  • the magnet body 21a (b) is heat-treated by heating the acceleration sensing component 20 at 100 ° C. or higher.
  • the obtained acceleration sensing component 20 is fixed at a predetermined position on the IC substrate 10 as shown in FIG.
  • the magnet body 21a (b) may be manufactured in any known form, for example, using an ink magnet 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 incorporated 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 support member 280 Since the support member 280 has the base portion 281 and the extension portion 282, the support member 280 (acceleration sensing component 20) to which the cantilever 22 is fixed is attached to the IC substrate 10 when the acceleration sensing component 20 is mounted. Can be easily handled.
  • the acceleration sensing component 20 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 deformation of the cantilever 22. Therefore, by setting the shape of the support member 280 to the above-described shape, the support member 280 can be easily gripped, and the acceleration sensing component 20 can be easily handled.
  • 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 can have a low elastic modulus, a wide elastic deformation area, and a high breaking strength as a spring characteristic. 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, 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 surface facing the cantilever 22 in 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 metal layer 33 for forming a passivation film disposed on the joint surface with the magnet body 21a (b).
  • the affinity between the passivation film and the resin is high, the adhesiveness between the cantilever 22 and the magnet body 21a (b) 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. Thus, 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 a (b) 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.
  • This embodiment can be applied to the various embodiments described in the second embodiment.
  • the rigidity of the magnet fixing area (free end 222) of the cantilever 22 to which the magnet 21a (b) is fixed is fixed to the cantilever 22 from the magnet fixing area.
  • 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 cantilever 22 is The Ni-P layer is further patterned to a thickness of 20 m on the magnet fixing region (free end 222) and a predetermined portion of the fixed end 221 in FIG. Thus, the reinforcing layers 223 and 224 are formed.
  • 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. 25 shows the case where the opening 225 is provided in the cantilever 22 of the acceleration sensing component 20 of the third embodiment
  • FIG. 26 shows the case where the opening 225 is provided in the cantilever 22 of the acceleration sensing component 20 of the fourth embodiment. Is shown.
  • an opening 225 is provided in a region of the cantilever 22 where the reinforcing portions 223 and 224 are not formed.
  • the third embodiment has the same function and effect as those of the third or fourth embodiment.
  • This example is an example of the acceleration sensor 1 in which stoppers 51 and 52 for preventing the cantilever 22 from being excessively displaced are disposed on both sides in the rotating direction of the free end 222 of the cantilever 22 as shown in FIGS. 27 to 30. is there.
  • One stopper 52 of the pair of stoppers 51 and 52 is integrated with the support member 280. That is, the extending portion 282 of the support member 280 serves as the stopper 52.
  • a stopper 51 independent of the support member 280 is fixed on the IC substrate 10 at a position opposite to the stopper 52 with the free end 222 of the cantilever 22 interposed therebetween.
  • the acceleration sensing component 20 (see FIG. 16) shown in the third embodiment is used.
  • the stopper 51 is arranged on the acceleration sensing component 20 beside the free end 222 of the cantilever 22.
  • the distance dl between the stopper 51 and the extension 282 (stopper 52) of the acceleration sensing component 20 can be, for example, 0.4 mm.
  • the distance d2 between the magnet body 21a (b) disposed at the free end 222 of the cantilever 22 and the stopper 51 is set to 0.18 mm, and the free end 222 of the cantilever 22 and the stopper 52 (extending The distance d3 between the part 282) can be 0.08 mm.
  • the length w3 of the stopper 51 in the upright direction with respect to the IC substrate 10 can be, for example, 0.55 mm, which is preferably approximately the same as the length of the support member 280 in the upright direction.
  • the length h3 in the direction perpendicular to the cantilever 22 can be 0.5 mm, and the length a3 in the direction parallel to the cantilever 22 can be 0.9 mm.
  • the stopper 51 and the support member 280 are made of Si (silicon).
  • the acceleration sensor 1 of the present example has a peripheral magnetic field detection unit 43a that detects the X-axis component of the peripheral magnetic field and a peripheral magnetic field detection unit 43b that detects the Y-axis component of the peripheral magnetic field.
  • a peripheral magnetic field detector 43c for detecting the Z-axis component of the peripheral magnetic field is provided.
  • one stopper 52 is integrally formed with the support member 280, the number of parts of the acceleration sensor 1 can be reduced, which is advantageous in terms of ease of assembly and cost.
  • the third embodiment has the same functions and effects as those of the third embodiment.
  • This example is an example of the acceleration sensor 1 having the subtraction circuit 61 for subtracting the output voltage of the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) from the output voltage of the magnetic detection head unit 23a (b) as shown in FIG.
  • the subtraction circuit 61 is incorporated in an electronic circuit 6 as shown in FIG. 31, for example. That is, the electronic circuit 6 includes a signal generator 62, a magnetic detection head unit 23a (b), a peripheral magnetic field detection unit 43a (b), a signal processing unit 63, and the subtraction circuit 61.
  • the pulse signal generated by the signal generator 62 is input to the magnetic sensing elements 24 and 44 of the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b).
  • the signal processing unit 63 extracts output voltages from the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) via a synchronous detection 631 that opens and closes in synchronization with the input of a pulse signal, and Amplify at 632.
  • the two signal processing sections 63 are provided corresponding to the magnetic detection head section 23a (b) and the peripheral magnetic field detection section 43a (b), respectively, and the output signal processed by each signal processing section 63 is provided. Is input to the subtraction circuit 61. Then, in a subtraction circuit 61, the output of the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) is subtracted from the output of the magnetic detection head unit 23a (b) and output as a final measurement signal.
  • the third embodiment has the same functions and effects as the first embodiment.
  • This example is an example in which the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) are integrally formed as shown in FIGS. .
  • the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) share one magnetic sensor 24. Electromagnetic coils 25 and 45 are wound around the outer periphery of this single magnetic sensing element 24, and the part where the electromagnetic coil 25 is wound becomes the magnetic detection head 23a (b), and the part where the electromagnetic coil 45 is wound is the periphery.
  • the magnetic field detector 43a (b) is used. One end of the electromagnetic coil 25 in the magnetic detection head unit 23a (b) is connected to one end of the electromagnetic coil 45 in the peripheral magnetic field detection unit 43a (b).
  • the electromagnetic coil 25 and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) in the magnetic detection head unit 23a (b) are used. Is wound in the opposite direction to the electromagnetic coil 45.
  • a connecting portion between one end of the electromagnetic coil 25 and one end of the electromagnetic coil 45 is a winding direction changing portion 252, and the winding direction of the coil is reversed around the winding direction changing portion 252.
  • the winding method is such that when the same magnetic field acts on each of the magnetic detection head section 23a (b) and the peripheral magnetic field detection section 43a (b), the magnetic detection head section 23a (b) and the peripheral magnetic field detection section 43a (
  • the winding method is such that an output voltage in the opposite direction is generated in b).
  • the method of forming the electromagnetic coils 25 and 45 is the same as that of the first embodiment.
  • the line width and the line width of the electromagnetic coils 25 and 45 are both 25 m. In FIG. 33, the width between lines is drawn wide for convenience.
  • the differential Ml element 29 is arranged so that the magnetic detection head 23a (b) side faces the magnet body 21a (b) side of the cantilever 22.
  • the differential Ml element 29 includes a magnetic detection head unit 23a (b) and a peripheral magnetic field detection unit 43a.
  • the electrodes 251 and 253 at both ends of the coils 25 and 45 are configured so that no potential difference occurs.
  • the solid curve and the broken curve correspond to the electromagnetic coils 25, 25a of the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) when a uniform magnetic field is applied. Represents the output voltage produced at 45.
  • the differential Ml element 29 is incorporated in an electronic circuit 60 as shown in FIG. That is, the electronic circuit 60 includes a differential Ml element 29, a signal generator 62, and a signal processing unit 63.
  • the pulse signal generated from the signal generator 62 is input to the magnetic sensitive body 24 of the differential Ml element 29.
  • the signal processing unit 63 extracts the output voltage from the electromagnetic coils 25 and 45 of the differential Ml element 29 through a synchronous detection 631 that opens and closes in synchronization with the input of the pulse signal, and outputs the voltage using an amplifier 632. Amplify.
  • the symmetry between the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) is intentionally lost, and the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a When a uniform magnetic field acts on (b), 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 detection unit composed of the Ml element and then the output is subtracted from the output of the magnetic detection head unit in the peripheral magnetic field detection unit, the peripheral magnetic field that can be corrected is corrected. Size is limited.
  • the powerful effect is extremely important in a configuration in which a minute change in the magnetic field based on a minute displacement of the magnet body 21a (b) of the cantilever 22 is detected by a highly sensitive Ml element. Has a taste.
  • the acceleration sensor 1 can be downsized and the number of assembly parts can be reduced. Can be achieved. In addition, it is possible to prevent variations in the characteristics of the magnetic sensing element 24 between the magnetic detection head unit 23a (b) and the peripheral magnetic field detection unit 43a (b), and to obtain the acceleration sensor 1 with high detection accuracy. .
  • the third embodiment has the same functions and effects as the first embodiment.
  • the magnetic sensing element 24 of the magnetic detection head unit 23a (b) and the magnetic sensing element 44 of the peripheral magnetic field detecting unit 43a (b) are separated and arranged on a straight line. .
  • the magnetic sensing element 24 and the magnetic sensing element 44 are electrically connected in series.
  • the magnetic sensing element 24 of the magnetic detecting head 23a (b) and the magnetic sensing element 44 of the peripheral magnetic field detecting section 43a (b) are arranged in parallel.
  • the magnetic sensitive body 24 and the magnetic sensitive body 44 are arranged in parallel with each other. Further, the magnetic sensing element 24 and the magnetic sensing element 44 are electrically connected in series.
  • the same operation and effect as those of the eighth embodiment can be obtained.
  • the cantilever 22, the magnetic detection head 23a (b), and the peripheral magnetic field detector 43a (b) 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. 43 and 44, the frame portion 226 has a cantilever. In the cross-sectional shape of the plane perpendicular to the longitudinal direction of 22, the difference between the thickness HI of the thickest part and the thickness H2 of the thinnest part is h, and when the width is Wf, 20 ⁇ m ⁇ Wf ⁇ Meet 150 ⁇ m, h / H2 ⁇ 0.15.
  • the cantilever 22 has a large thickness portion and a small thickness portion in the frame portion 226 as shown in FIG. 43 and FIG. 44 due to the variation in the force that can be formed by the plating.
  • the frame portion 226 having a large thickness variation is bent, stress is easily applied to the frame portion 226. Therefore, the thickness variation of the frame portion 226 is reduced as described above to suppress the stress applied to the frame portion 226.
  • 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 which is excellent in flexibility and high in 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 repeatedly used, the position of the free end 222 of the cantilever 22 is prevented from shifting, and accurate measurement can be maintained. Further, since the thickness of the cantilever 22 is 0.1 to 6 / ⁇ , it is possible to obtain the cantilever 22 having excellent flexibility and high strength.
  • the third embodiment has the same functions and effects as those of the third embodiment.
  • the magnet body 21a (b) is made of FePt or NdFeB.
  • the magnet body 21a (b) can be formed by sputtering the free end 222 of the cantilever 22.
  • the length U of the magnet body 21a (b) may be 0.2 to 0.6 mm, the width W may be 0.05 to 0.8 mm, and the height H may be 5 to 200 ⁇ m.
  • the definitions of the length L, the width W, and the height H are based on Example 5 (FIG. 25).
  • L 0.4 mm
  • W 0.5 mm
  • ⁇ 80 ⁇ m.
  • the magnetic performance of the magnet body 21a (b) can be secured, and a highly accurate acceleration sensor can be obtained.
  • the magnet body 21a (b) can be reduced in size, the size of components can be reduced.
  • the third embodiment has the same functions and effects as those of the third embodiment.
  • the present invention is also possible in a mode in which the above embodiments are appropriately combined.
  • the embodiments 2 and 3 may be combined, or the embodiments 12 and 13 may be combined. You can do it.
  • the magnetic detection head unit 23a (b ) in addition to the peripheral magnetic field detection unit 43a (b) formed as a part of the differential Ml element 29, the magnetic detection head unit 23a (b ) May be provided separately from the peripheral magnetic field detector 43a (b).
  • the influence of the peripheral magnetic field directly acting on the magnetic detection head section is corrected by the peripheral magnetic field detection section 43a (b) which is a part of the differential Ml element 29, and the peripheral magnetic field provided separately is provided.
  • the detection unit 43a (b) corrects the displacement of the magnet body 21a (b) due to the peripheral magnetic field, any configuration can be adopted.

Landscapes

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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２１ａ（ｂ）及びカンチレバー２２の回動領域の外周側に配置された磁気検出ヘッド部２３ａ（ｂ）を含む検知ユニット２ａ（ｂ）とを有する。加速度センサ１は、磁気検出ヘッド部２３ａ、２３ｂが出力する検出信号を補正するために、磁気検出ヘッド部２３ａ、２３ｂ及び磁石体２１ａ、２１ｂに作用する周辺磁界をそれぞれ計測する周辺磁界検出部４３ａ、４３ｂを備えている。

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、作用した加速度とは無関係に変位してしまうお それがある。特に、この傾向は、微小な磁性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 て磁性体の変位を計測する加速度センサにおいて、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] 第 1の発明は、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 端に設けた磁石体及び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 出ヘッド部を含む加速度検知ユニットとを有する加速度センサにおいて、
上記磁気検出ヘッド部が出力する検出信号を補正するために、上記磁気検出へッ ド部及び上記磁石体に作用する周辺磁界を計測する周辺磁界検出部を備えている 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周辺磁界検出部は、上記磁気検出ヘッド部及び 上記カンチレバーに配置した上記磁石体に作用する周辺磁界を計測する。この周辺 磁界検出部によれば、上記磁気検出ヘッド部に直接的に作用する周辺磁界を検出 することができる。それ故、上記周辺磁界検出部によれば、上記磁気検出ヘッド部に よる検出信号のうち、周辺磁界の作用により生じた誤差成分を補正することができる。
[0008] さらに、上記周辺磁界検出部によれば、上記磁石体にトルクを生じさせ、上記カン チレバーを弾性変形させるように作用する周辺磁界を検出できる。この周辺磁界を検 出できれば、上記加速度センサに作用する加速度に関係なぐ周辺磁界の影響によ り上記磁石体に生じる変位量を推定できる。そして、磁気検出ヘッド部の検出信号の うち、トルクによる磁石体の変位に起因した誤差成分を推定できる。それ故、上記磁 気検出ヘッド部の検出信号のうち、上記磁石体の変位を介して周辺磁界が間接的に 作用した誤差成分を補正することができる。
[0009] 上記のように、本発明の加速度センサによれば、上記磁気検出ヘッド部の計測信 号のうち、周辺磁界の直接的な作用による誤差成分と上記間接的な作用による誤差 成分とを補正でき、作用した加速度を精度良く計測することができる。
ここで、上記磁石体に生じるトルクとは、所定方向の磁気モーメントを有する上記磁 石体に磁界が作用したときに生じる回転力である。この磁気モーメントとは、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、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。
[0010] 第 2の発明は、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上記固定端を固定し 支持する支持部材とからなり、作用する加速度を上記磁石体の変位による磁界の変 化に変換する加速度感知部品であって、
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感知部品にある。
[0011] 上記加速度感知部品は、上記のごとぐ作用する加速度を上記磁石体の変位によ る磁界の変化に変換する。即ち、上記加速度感知部品に作用する加速度は、上記 磁石体を固定したカンチレバーの自由端に作用する。これにより、上記カンチレバー が弾性変形して自由端が変位するのに伴い上記磁石体が変位し、その結果、磁石 体から生じている磁界が変化する。このようにして、加速度を磁界の変化に変換する ことで、加速度を感知する。
そして、この磁界の変化を、磁気検出手段によって検知することにより、加速度を検 出することが可能となる。
[0012] 加速度感知部品においては、感知精度を上げるベぐカンチレバーの剛性を極力 低くし、より変形しやすくすることが行われる。そのため、加速度感知部品を取り扱う 際には、変形しやすいカンチレバーやその自由端に固定した磁石体に触れないよう にすることが求められる。
そこで、本発明の加速度感知部品においては、上記支持部材を、上記基体部と上 記延設部とによって構成している。これにより、カンチレバーや磁石体に触れることな ぐ支持部材を把持することが容易となり、加速度感知部品を取り扱うことが容易とな る。例えば、上記加速度感知部品を基板等に取付ける際における取り扱いを容易に することができる。
また、その結果、感知精度の高い加速度感知部品を得ることが可能となる。
また、延設部はカンチレバーの自由端側に延設されているため、加速度感知部品 のコンパクトィ匕を妨げることもない。 図面の簡単な説明
[0013] [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概念図。
[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概念図。
[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。 圆 9]実施例 1における、磁気検出ヘッド部と周辺磁界検出部との配置を示す説明図 圆 10]実施例 1における、磁気検出ヘッド部と周辺磁界検出部との配置を示す説明 図。
[図 11]実施例 2における、加速度センサを示す斜視図。
[図 12]実施例 2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 13]実施例 2における、その他の加速度センサを示す斜視図。
[図 14]実施例 2における、その他の加速度センサを示す斜視図。
[図 15]実施例 3における、加速度センサを示す斜視図。
[図 16]実施例 3における、加速度感知部品を示す斜視図。
圆 17]実施例 3における、支持部材を示す斜視図。
圆 18]実施例 3における、加速度感知部品の製造方法を示す断面説明図。
[図 19]実施例 3における、図 18に続く加速度感知部品の製造方法の断面説明図。
[図 20]実施例 3における、図 19に続く加速度感知部品の製造方法の断面説明図。
[図 21]実施例 3における、図 20に続く加速度感知部品の製造方法の断面説明図。
[図 22]実施例 3における、加速度感知部品を示す断面図。
[図 23]実施例 4における、加速度感知部品を示す斜視図。
[図 24]実施例 4における、加速度感知部品を示す断面図。
[図 25]実施例 5における、加速度感知部品を示す斜視図。
[図 26]実施例 5における、他の加速度感知部品を示す斜視図。
[図 27]実施例 6における、加速度センサの平面図。
[図 28]図 27の A— A線矢視断面図。
[図 29]実施例 6における、加速度感知部品及びストッパーの平面図及び断面図。 [図 30]実施例 6における、ストッパーの機能を説明するの加速度感知部品及びストッ パーの平面図。
[図 31]実施例 7における、減算回路を組み込んだ電子回路の説明図。
[図 32]実施例 8における、差動型 Ml素子の平面図。
[図 33]実施例 8における、差動型 Ml素子の部分斜視図。
[図 34]実施例 8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 35]図 32の B— B線矢視断面図。
[図 36]実施例 8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 37]実施例 8における、差動型 Ml素子を組み込んだ電子回路図。
[図 38]実施例 9における、差動型 Ml素子の平面図。
[図 39]実施例 10における、差動型 Ml素子の平面図。
[図 40]図 39の C C線矢視断面図。
[図 41]実施例 11における、カンチレバーの平面図。
[図 42]図 41の D— D線矢視断面図。
[図 43]実施例 11における、フレーム部の断面説明図。
[図 44]実施例 11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
上記第 1の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、 PD
A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 が高いため、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。さらに、上記磁性体としては、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、本発明の加速度センサで計測する加速度としては、運動加速度だけでなぐ 重力加速度もある。
また、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。
[0015] また、上記周辺磁界検出部における磁気検出感度が最大となる感度方向と、上記 磁気検出ヘッド部における磁気検出感度が最大となる感度方向とが、平行であること が好ましい。
この場合には、上記磁気検出ヘッド部に作用する周辺磁界成分を、上記周辺磁界 検出部を用いて精度良く検出できる。そして、周辺磁界の作用により上記磁石体に 生じるトルクによるカンチレバーの弾性変形量及び、それに伴う磁石体の変位量を精 度良く計算可能である。
[0016] なお、上記 2つの感度方向は実質的に平行であればよぐ上記作用効果を充分に 発揮できる程度であれば、厳密な平行力も多少ずれていてもよい。同様の趣旨により 、本明細書において、「平行」、「直交」、「均一」、「比例」等の語については、「実質 的に平行」、「実質的に直交」、「実質的に均一」、「実質的に比例」等を意味し、必ず しも厳密な平行等を意味するものではな 、。
[0017] また、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出部は、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マグネト 'インピーダンス ·センサ素子（以下、適宜「M I素子」と 、う）であることが好ま 、。
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、 MI (Magneto— impedance)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からなる 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 Ml現象である。
[0018] 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するものである。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 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。
[0019] そして、上記のように、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。
[0020] また、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出部は、上記感磁体に通電する 電流を 10ナノ秒以下で立ち上げたとき、又は、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 、ることが好まし 、。
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。
[0021] 特に、 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。
[0022] なお、上記の通電電流の立ち上げあるいは立ち下げの時間は、ゼロに近づく程より 良い結果が得られる。それ故、この立ち上げあるいは立ち下げの時間の実際上の下 限値は、例えば、通電電流を発生させる装置等の限界性能によって決定される。
[0023] また、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出部は、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 、ることが好まし 、。
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には、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。
[0024] 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、容易かつ精確に加速度を検出す ることがでさる。
[0025] 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。
[0026] 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電子回路の飽和等により検出 可能な周辺磁界の大きさの範囲が狭くなる。その結果、 Ml素子からなる周辺磁界検 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 まつ。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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の間の感磁体の特性のバラツキを防ぎ、 検出精度の高 、加速度センサを得ることができる。
[0031] また、上記加速度センサは、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た上記加速度検知ユニットを 2基有することが好まし い。
この場合には、上記加速度センサを用いて、上記 2軸によって規定される平面に沿 つて作用する任意方向の加速度を計測することができる。 [0032] また、上記加速度センサは、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た上記検知ユニットを 3基有することが好ま 、。 この場合には、上記加速度センサを用いて、任意方向に作用する加速度を計測す ることがでさる。
[0033] また、上記加速度センサは、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出部を制 御するための電気回路を有することが好ま 、。
この場合には、上記電気回路を含む上記加速度センサを小型に構成することがで きると共に、上記電気回路をモジュールィ匕することで上記加速度センサ全体の消費 電力を抑制することができる。
[0034] また、上記電気回路は、上記磁気検出ヘッド部の検出信号と、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部の検出信号とを取り込み、信号処理する ように構成されて 、ることが好まし 、。
この場合には、上記磁気検出ヘッド部の検出信号と上記周辺磁界検出部の検出 信号とを信号処理することで、上記磁気検出ヘッド部による検出信号のうち、周辺磁 界の直接的あるいは間接的な作用による誤差成分を補正することができる。
[0035] なお、上記信号処理の方法としては、例えば、上記磁気検出ヘッド部の検出信号と 上記周辺磁界検出部の検出信号とを並列的に取り込み、その後、この 2つの検出信 号を処理する方法がある。この場合には、上記周辺磁界検出部の検出信号に基づ いて上記磁気検出ヘッド部の検出信号のうちの誤差成分を推定できる。それ故、周 辺磁界検出部の検出信号を利用すれば、上記加速度センサによる計測精度を向上 するような補正が可能である。
[0036] さらに、例えば、同じ周辺磁界が作用したときに正負逆の検出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部を構成しておき、両者を電気的 に直列に接続する方法もある。この場合には、上記周辺磁界検出部の検出信号と、 上記磁気検出ヘッド部の検出信号との大きさの比率を適切に設定することで、上記 磁気検出ヘッド部の検出信号から誤差成分を排除した信号が得られる。なお、周辺 磁界検出部の検出信号を増幅等したうえで、磁気検出ヘッド部と直列に接続すること ちでさる。 [0037] また、上記加速度センサは、一体的にモジュールィ匕されていることが好ましい。 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 近付けることができる。それ故、この加速度センサは、計測精度の高いものとなる。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、そのモジュール 化したチップ全体の消費電力を抑制することができる。
[0038] また、上記加速度センサは、上記カンチレバーの自由端の回動方向に、上記カン チレバーの過変位を防ぐストッパーを配設してなることが好ましい。
この場合には、加速度センサに大きな衝撃が加わって、カンチレバーに大きな力が 加わった場合にも、カンチレバーの自由端が上記ストッパーに当接することにより、必 要以上の変位 (過変位)を防ぐことができる。これにより、カンチレバーの変形、破損を 防ぐことができる。
また、上記ストッパーは、上記カンチレバーの自由端の回動方向の片側にのみ設 けてもよいし、両側に設けてもよい。
[0039] また、上記ストッパーは、上記支持部材と一体化されて!/、ることが好ま 、。
この場合には、加速度センサの部品点数を少なくすることができ、組み付け容易性 、コスト面において有利となる。
[0040] 上記第 2の発明において、上記加速度感知部品は、上記第 1の発明に力かる加速 度センサに適用することができる。
この場合には、上記加速度センサの組立を容易に行うことができると共に、精度の 高 、加速度センサを得ることができる。
即ち、上記第 1の発明の加速度センサは、上述のごとく周辺磁界の影響を抑制して 計測精度を向上することを目的としたものであるため、使用する加速度感知部品とし ても感知精度の高いものである必要がある。その場合、カンチレバーはより変形しや すいものとなり、取扱いに際して、カンチレバーや磁石体への接触を排除する必要性 が高い。そこで、上記第 2の発明の加速度感知部品を使用することにより、感知精度 が高 、加速度感知部品の取扱いに際しての上記問題点を容易に解決することがで きる。
[0041] また、上記支持部材の長さをカンチレバーの長さよりも長くすることが好ましい。この 場合には、支持部材の長手方向の両端部を把持したとき、カンチレバーに触れない ようにすることが容易となる。
[0042] 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向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向面が帯 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感知部品を得ることがで きる。
[0043] 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、互いの対向面に静電気が生じ、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 記対向面に、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 支持部材の上記対向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、上記対向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。
[0044] 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、加速度感知部品の感度が向上する。また、 加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。
[0045] 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。
[0046] 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。
[0047] 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。
[0048] 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。
[0049] 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。
[0050] 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、形状記憶性に優れたカンチレバーを得ることができるきる。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、精 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。
[0051] また、上記カンチレバーは、 0. 1〜6 μ mの厚みを有することが好ましい。
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 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。
[0052] 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
[0053] (実施例 1)
本例は、感磁体 24であるアモルファスワイヤ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 8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 21a (b)及びカンチレバー 22の回動領域の外周側に配置さ れた磁気検出ヘッド部 23a (b)を含む検知ユニット 2a (b)とを有するものである。 この加速度センサ 1は、磁気検出ヘッド部 23a、 23bが出力する検出信号を補正す るために、磁気検出ヘッド部 23a、 23b及び磁石体 21a、 21bに作用する周辺磁界を それぞれ計測する周辺磁界検出部 43a、 43bを備えている。
以下に、この内容について、詳しく説明する。
[0054] 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 23a、 23bを組み合わせた 2基の検知ユニット 2a、 2bと、 2基の周辺磁界検出部 43 a、 43bと、制御回路である電気回路を収容した ICチップ 12とを、共通の IC基板 10 に配置し、一体的にモジュール化したものである。
[0055] 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 21a (b)の変位量に変換する。そして 、磁気検出ヘッド部 23a (b)を用いて、磁石体 21a (b)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、検知ユニット 2b、 2aの磁石 体 21b、 21aの変位に基づいて、それぞれ、 IC基板 10の直交 2辺に沿って規定した X軸 1 Oa方向、 Y軸 1 Ob方向に沿つて作用する加速度を検出できるように構成してあ る。
[0056] 上記カンチレバー 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 21a (b)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抑制して磁石体 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を廃止 して平板状のカンチレバーとすることもできる。
[0057] 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。
[0058] 磁石体 21a (b)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。なお、本例では、上記磁石体 21の大きさは、幅 (力 ンチレバー 22の軸方向の寸法。）WO. 5mm、高さ 0. 3mm、厚さ T100ミクロンとし た。
[0059] 次に、磁気検出ヘッド部 23a (b)について、作り方を紹介しながら、その構成を説明 する。上記磁気検出ヘッド部 23a (b)は、図 2及び図 3に示すごとぐ感磁体 24として 長さ lmm、線径 20ミクロンのアモルファスワイヤ（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 23a (b)は、図 2及び図 3に示すごと ぐアルモルファスワイヤ 24に外挿したチューブ状の絶縁榭脂 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。
[0060] すなわち、本例の磁気検出ヘッド部 23a (b)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 Ml ( Magneto— impedance)現象を利用したものである。そして、本例では、ァモルファ スワイヤ 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。
[0061] 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。
[0062] 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 23a、 23b及び周辺 磁界検出部 43a、 43b。 )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、アモルファスワイヤ 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。なお、本例の各磁気検 出ヘッド部 23a (b)は、感磁体としてのアモルファスワイヤ 24の長手方向に磁気検出 感度を有している。
[0063] 本例では、加速度が作用せず磁石体 21a (b)の変位が生じないときに磁気検出へ ッド部 23a (b)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 21a (b )が生じる磁ィ匕方向に直交してアモルファスワイヤ 24を配設してある。なお、磁ィ匕方 向に対して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 21a (b)に変位を生じていないときに磁気検出ヘッド部 23a (b)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。
[0064] この磁気検出ヘッド部 23a (b)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、溝方向に直交 する導電パターン 25aを均一ピッチで複数、配設してある。また、凹部 270の溝底面 270b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を溝方向に直交して設けてある。
[0065] 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における 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を形成している。
[0066] 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。
[0067] 本例の電磁コイル 25の捲線内径は、凹部 270 (図 3参照。）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 記検知ユニット 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、 アモルファスワイヤ 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。
[0068] 次に、周辺磁界検出部 43a (b) (図 1参照。）は、磁気検出ヘッド部 23a (b)と同様 に構成されたものである。すなわち、周辺磁界検出部 43a (b)は、それぞれ、感磁体 としてのアモルファスワイヤ 44と、その外周側に卷回された電磁コイル 45とを有して いる。ただし、本例では、均一な周辺磁界中における周辺磁界検出部 43a (b)の検 出信号の大きさと、磁気検出ヘッド部 23a (b)の検出信号の大きさとが所定の比率と なるように設定してある。ここで、周辺磁界検出部 43aは、磁気検出ヘッド部 23aと同 じ磁界検出方向を有している。また、周辺磁界検出部 43bは、磁気検出ヘッド部 23b と同じ磁界検出方向を有して!/、る。
[0069] ここで、本例における周辺磁界検出部 43a (b)の出力信号である出力電圧 Vs (電 磁コイル 45の両端に発生する誘起電圧。）と、磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力信号 である出力電圧 Vh (電磁コイル 25の両端に発生する誘起電圧。 )との関係について 説明する。
まず、磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力電圧 Vhは、作用した加速度による電圧成 分 Vaと、地磁気等の周辺磁界を検出した電圧成分 Vmと、周辺磁界の作用によるト ルクにより磁石体 21に生じた変位に起因した電圧成分 Vtとである。この電圧成分 Vt は、磁石体 21a (b)のトルクによりカンチレバー 22が弾性変形し、磁石体 21a (b)自 体が変位することによって生じる電圧成分である。つまり、上記の電圧成分 Vm及び Vtが、磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力電圧 Vhのうちの誤差成分である。
[0070] ここで、周辺磁界の作用により磁石体 21a (b)に生じるトルクの大きさは、磁界強度 に比例している。また、磁石体 21a (b)を保持するカンチレバー 22の弾性変形量は、 トルクの大きさに比例する。それ故、上記の電圧成分 Vtは、周辺磁界の強度に比例 し、 Vt=k X Vmと表すことができる。（kは、カンチレバー 22や磁石体 21a (b)の磁力 等により一意に決定される定数。 ) o
以上のことより、磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力電圧 Vhは、 Va+Vm+Vt=Va + (1 +k) .Vmと表すことができる。
[0071] 一方、本例の周辺磁界検出部 43a (b)は、その出力電圧 Vsが、上記出力電圧 Vh と正負逆であって、かつ、上記 Vmの（1 +k)倍となるように設定されている。すなわち 、磁気検出ヘッド部 23a (b)と同じ周辺磁界中に置かれたとき、周辺磁界検出部 43a (b)は、出力電圧 Vs =— (1 +k) 'Vmを出力する。これにより、磁気検出ヘッド部 23 a (b)の出力電圧 Vhから、誤差成分である上記電圧成分 Vm及び Vtを取り除いて、 電圧成分 Vaを抽出する補正が可能となる。具体的には、磁気検出ヘッド部 23a (b) の出力電圧 Vhと周辺磁界検出部 43a (b)の出力電圧 Vsとを足し算することで、作用 した加速度による電圧成分 Vaを抽出することができる。
[0072] 本例では、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)とで出力電圧の正 負を逆転させるために、電磁コイル 25と電磁コイル 45の卷回方向を逆にしてある。さ らに、アモルファスワイヤの長さが長くなると電磁コイルの誘起電圧が大きくなるという Ml素子の特性を利用して、アモルファスワイヤ 24に比べて、アモルファスワイヤ 44の 長さを長くしてある。これにより、周辺磁界検出部 43a (b)の出力電圧 Vsの大きさを、 磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力電圧 Vhのうちの電圧成分 Vmの大きさの（1 +k)倍 とした。なお、上述した以外の構成については、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁 界検出部 43a (b)とで同一の仕様とした。
[0073] なお、電磁コイル 45の出力電圧 Vsの大きさを大きくする方法としては、本例のァモ ルファスワイヤ 44を長くする方法の他、電磁コイル 45の卷数を増やす方法、ァモルフ ァスワイヤ 44に通電する電流の大きさを大きくする方法など様々なものがある。さらに 、上記電磁コイル 45の出力電圧 Vsを増幅する回路や、電磁コイル 25の出力電圧 V hを分圧する回路等を用いて、両者の比率を所望の比率とすることもできる。
[0074] 次に、 ICチップ 12は、その内部回路として、検知ユニット 2a、 2bの各磁気検出へッ ド部 23a、 23b及び周辺磁界検出部 43a、 43bを制御する電気回路を構成したもの である。 ICチップ 12は、図 6に示すごとぐ並列接続されたアモルファスワイヤ 24、 44 に入力するパルス電流（図 7参照。）を生成する信号発生器 121と、直列接続された 電磁コイル 25、 45の両端の出力電圧 Va (図 7参照。）に応じた信号を出力する信号 処理部 122とを含むものである。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のァ 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。なお、アモルファスワイヤ 24、 44を並列接続する本例の構成に代えて、直列接続したアモルファスワイヤ 24、 44にパルス電流を通電するように構成することもできる。
[0075] 信号処理部 122は、図 6に示すごとぐ電磁コイル 25と信号処理部 122との間の電 気的な接続を、上記トリガー信号に同期してオンオフするアナログスィッチ 122aを有 する。そして、この信号処理部 122では、アナログスィッチ 122aを介して電磁コイル 2 5と接続されるコンデンサ 122cを含み、いわゆるピークホールド回路として機能する 同期検波回路が形成されている。また、この同期検波回路に対しては、増幅器 122b を組み合わせてある。
[0076] ここで、本例の磁気検出ヘッド部 23a (b)及び周辺磁界検出部 43a (b)における磁 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に示すごとく 、アモルファスワイヤ 24 (44)に通電したパルス電流の立ち下がり時に、直列接続さ れた電磁コイル 25及び電磁コイル 45の両端に発生する出力電圧 Va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。
なお、本例では、電磁コイル 25と、電磁コイル 45とを直列接続してある。そのため、 信号処理部 122に入力される電圧値 (上記出力電圧 Va)は、電磁コイル 25の誘起 電圧である出力電圧 Vhと、電磁コイル 45の誘起電圧である出力電圧 Vsとを足し算 した値¥&
Figure imgf000022_0001
ここで、 Vh=Va+ (1 +k) -Vm, Vs = (一（1 +k) -Vm) 。；)となる。
[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 (44)に通電 したパルス電流が遮断された瞬間には、アモルファスワイヤ 24 (44)の長手方向成分 に比例した大きさの出力電圧 Vh (Vs)が電磁コイル 25 (45)の両端に発生する。そ れ故、本例の ICチップ 12では、出力電圧 Vhと出力電圧 Vsとを足し算して得る電圧 Va (Vhと Vsとは正負逆であるため、実質的には引き算。）力 アナログスィッチ 122a を介してコンデンサ 122cに印加される。そして、コンデンサ 122cに蓄積された電荷 に応じた電位差に応じた信号が、増幅器 122bを介して出力端子 125から出力される
[0078] さらに、本例の ICチップ 12の電気回路は、図 8に示すごとぐ信号発生器 121から アモルファスワイヤ 24、 44に至る電気的経路及び、信号発生器 121からアナログス イッチ 122aに至る電気的経路を切り換えるための電子スィッチ 128を有する。この電 子スィッチ 128は、信号発生器 121のパルス電流を検知ユニット 2a、 2bのうちいずれ に入力する力、及び、信号発生器 121のトリガー信号を 2つあるアナログスィッチ 122 aのいずれに入力するかを切り換えるように構成してある。ここで、一方のアナログスィ ツチ 122aは、検知ユニット 2aの電磁コイル 25に接続されており、他方のアナログスィ ツチ 122aは、検知ユニット 2bの電磁コイル 25に接続されている。
[0079] 本例では、以上のように構成された電気回路により、検知ユニット 2aと検知ユニット 2bとの間で、時分割により ICチップ 12の信号処理部 122を共用している。なお、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 ても良ぐ外部力 取り込む外部信号によって実施しても良い。
[0080] 以上のように、本例の加速度センサ 1では、磁気検出ヘッド部 23a (b)及び磁石体 2 la (b)に作用する周辺磁界を計測する周辺磁界検出部 43a (b)を有している。該周 辺磁界検出部 43a (b)によれば、磁気検出ヘッド部 23a (b)に直接的に作用する周 辺磁界を検出することができる。それ故、周辺磁界検出部 43a (b)によれば、磁気検 出ヘッド部 23a (b)による検出信号 (Vh)のうち、周辺磁界の作用により生じた誤差成 分 (Vm)を補正することができる。
[0081] さらに、周辺磁界検出部 43a (b)によれば、磁石体 21a (b)に作用してトルクを生じ させ、カンチレバー 22を弾性変形させるように作用する周辺磁界を検出できる。この 周辺磁界を検出できれば、作用する加速度に関係なぐ周辺磁界の影響により磁石 体 21a (b)に生じる変位量を推定できる。そして、磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力信 号 (Vh)のうち、磁石体 21a (b)の変位を介して周辺磁界が間接的に作用した誤差成 分 (vt)を補正することができる。
[0082] 本例の加速度センサ 1によれば、磁気検出ヘッド部 23a (b)の計測信号のうち、周 辺磁界の直接的な作用による誤差成分 (Vm)と間接的な作用による誤差成分 (Vt) とを補正でき、作用した加速度を精度良く計測することができる。
なお、磁気検出ヘッド部 23a (b)と、周辺磁界検出部 43a (b)との配置については、 図 9に示すごとく、アモルファスワイヤ 24及びアモルファスワイヤ 44が同一線上に並 ぶように配置しても良い。或いは、図 10に示すごとぐ両者が平行をなすように並列さ せて配置しても良い。
[0083] (実施例 2)
本例は、実施例 1を基にして、周辺磁界検出部及び ICチップの構成を変更した例 である。この内容について、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 11〜図 14を用いて説明する。
本例の加速度センサ 1の周辺磁界検出部 43a (b)は、図 11に示すごとぐ磁気検 出ヘッド部 23a (b)と同一の仕様としてある。すなわち、等しい磁界が作用したとき、 周辺磁界検出部 43a (b)と磁気検出ヘッド部 23a (b)とが一致した出力電圧を発生 するように構成してある。
[0084] さらに、本例の加速度センサ 1の ICチップ 12では、図 12に示すごとぐ信号発生器 121力 磁気検出ヘッド部 23a (b)のアモルファスワイヤ 24と、周辺磁界検出部 43a ( b)のアモルファスワイヤ 44とに同時にパルス電流を供給する。さらに、 ICチップ 12は 、磁気検出ヘッド部 23a (b)の電磁コイル 25の出力電圧 (Vh)と、周辺磁界検出部 4 3a (b)の電磁コイル 45の出力電圧 (Vs)とを並列的に処理できるよう、 2系統の信号 処理部 122を有している。そして、 ICチップ 12は、電磁コイル 25、 45の出力電圧を それぞれ処理した 2つの信号を並列して入力し、所定の演算を実施する CPU 128を 有する。
[0085] この CPU 128は、図示しないメモリに格納されたプログラムを読み込み、電磁コイル 25の出力電圧 Vhと、電磁コイル 45の出力電圧 Vsとの間で所定の演算を行うよう〖こ 構成してある。すなわち、本例では、 CPU128が、 Va=Vh- (1 +k) XVsなる演算 を実施する。そして、本例の加速度センサ 1は、外部に向けて上記 Vaの値を出力す るように構成してある。
なお、上記 CPU128による演算に代えて、アナログ或はデジタルの信号処理回路 を形成し、この信号処理回路で上記と同様の演算を実施させることもできる。
[0086] なお、 ICチップ 12においては、検知ユニット 2aと検知ユニット 2bとに対して上記の 電気回路をそれぞれ形成しても良ぐまた、検知ユニット 2aと検知ユニット 2bとで、図 11に示す電気回路を時分割で共用しても良 ヽ。
なお、その他の構成及び作用効果は、実施例 1と同様である。
[0087] さらに、図 13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るのも良い。この場合には、各磁気検出ヘッド部 23a及び 23bにおけるアモルファスワイヤ 24の軸方向を一致させることができる。さらに、この 場合には、各磁石体 21a、 bにトルクを生じさせる磁界方向が一致する。そのため、上 記の場合には、共通の周辺磁界検出ユニット 43を用いて、各検知ユニット 2a、 2bの 計測信号を補正することができる。
[0088] さらにまた、図 14に示すごとぐ本例の加速度センサ 1について、 Z軸 10c方向に沿 つて作用する加速度を検出するための検知ユニット 2cを追加することもできる。
同図の場合には、磁気検出ヘッド部 23cのアモルファスワイヤ 24と、磁気検出ヘッド 部 23bのアモルファスワイヤ 24とを、その長手方向を一致させることができる。さらに、 磁石体 21bと磁石体 21cとで、トルクを生じさせる磁界方向が一致する。そのため、検 知ユニット 2bの計測信号を補正するために設けた周辺磁界検出部 43bを、検知ュ- ット 2cの補正用に利用することができる。なお、検知ユニット 2c専用の周辺磁界検出 部を、別途、設けることもできる。
[0089] (実施例 3)
本例は、図 15〜図 22に示すごとぐカンチレバー 22の固定端 221を支持する支持 部材 280を断面略 L字状に形成した加速度センサ 1の例である。
即ち、図 16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。そして、カンチレバ 一 22の自由端 222における、上記間隙 289側と反対側の面に、磁石体 21a (b)が配 設されている。
[0090] また、磁石体 21a (b)の寸法は、例えば、長さ Lを 0. 2〜0. 6mm、幅 Wを 0. 2〜0 . 8mm、高さ Hを 0. 05〜0. 2mmとすることができる。ここで、長さとは、カンチレバ 一 22の固定端 221から自由端 222へ向力 方向に沿った長さである。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 22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 22の表面に直交する方向 の高さである。
[0091] 上記カンチレバー 22は、 Ni— P合金力 なり、上記支持部材 280はセラミックスから なる。
図 22に示すごとく、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。
[0092] 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との対向面 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、上記対向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。
[0093] また、上記磁石体 21a (b)は、榭脂磁石、或いは上記カンチレバー 22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 21a ( b)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 21a (b)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 21a (b)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皮膜形成用金属層 33に直接、磁石体 2 la (b)を形成する。
[0094] 次に、本例の加速度センサ 1における、磁石体 21a (b)とカンチレバー 22と支持部 材 280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 17〜図 22を 用いて説明する。
まず、図 17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 部材 280の寸法は、幅 wが 0. 6mm、長さ alが 2. Ommであり、基体部 281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。
[0095] 次いで、図 18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。
[0096] さらに、図 19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 20に示すごとぐ 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。
[0097] 次いで、図 21〖こ示すごとく、磁石体 21a (b)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を印刷する。
[0098] 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、磁石体 21a (b)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ェ 程である。
[0099] その後、図 22に示すごとく、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、磁石体 21a (b)を 熱処理する。
そして、得られた加速度感知部品 20を、図 15に示すごとぐ IC基板 10上の所定の 位置に固定する。
[0100] なお、上記磁石体 21a (b)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。
[0101] 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。
[0102] 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。
[0103] 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。
[0104] 次に、本例の作用効果につき説明する。
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、上記カンチ 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。
[0105] 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の取扱い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。
[0106] 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。
[0107] また、図 22に示すごとく、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。
[0108] 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との対向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。
[0109] また、上記カンチレバー 22は、磁石体 21a (b)との接合面に、上記不動態化皮膜 形成用金属層 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 21a (b)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 a (b)との接合力を向上することができる。
[0110] 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。
なお、本例は、実施例 2に示した各種態様にも適用することができる。
[0111] (実施例 4)
本例は、図 23、図 24に示すごとぐカンチレバー 22のうち磁石体 21a (b)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。
[0112] 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 3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。
その他の構成は、実施例 3と同様であり、同様の作用効果を有する。
[0113] (実施例 5)
本例は、図 25、図 26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 25は、実施例 3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 26は、実施例 4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 26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 3又は 4と同様である。
[0114] 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 3又は 4と同様の作用効果を有する。
[0115] (実施例 6)
本例は、図 27〜図 30に示すごとぐカンチレバー 22の自由端 222の回動方向の 両側に、上記カンチレバー 22の過変位を防ぐストッパー 51、 52を配設した加速度セ ンサ 1の例である。
上記一対のストッパー 51、 52のうち一方のストッパー 52は、支持部材 280と一体化 されている。即ち、支持部材 280の延設部 282が上記ストッパー 52となっている。
[0116] また、カンチレバー 22の自由端 222を挟んでストッパー 52と反対側の位置には、支 持部材 280とは独立したストッパー 51が IC基板 10上に固定されている。
本例においても、実施例 3において示した加速度感知部品 20 (図 16参照）を用い る。 [0117] そして、上記ストッパー 51は、加速度感知部品 20におけるカンチレバー 22の自由 端 222の側方に配置されている。図 29に示すごとく、このストッパー 51と加速度感知 部品 20の延設部 282 (ストッパー 52)との間の間隔 dlは、例えば 0. 4mmとすること ができる。
また、例えば、カンチレバー 22の自由端 222に配設された磁石体 21a (b)とストッパ 一 51との間の間隔 d2は 0. 18mmとし、カンチレバー 22の自由端 222とストッパー 5 2 (延設部 282)との間の間隔 d3は 0. 08mmとすることができる。
[0118] また、ストッパー 51の IC基板 10に対する立設方向の長さ w3は、支持部材 280の 立設方向の長さと同程度とすることが好ましぐ例えば 0. 55mmとすることができる。 また、カンチレバー 22に対して垂直な方向の長さ h3は 0. 5mm、カンチレバー 22に 平行な方向の長さ a3は 0. 9mmとすることができる。
また、ストッパー 51及び支持部材 280は、 Si (シリコン)からなる。
[0119] また、本例の加速度センサ 1は、周辺磁界の X軸方向成分を検出する周辺磁界検 出部 43a、及び周辺磁界の Y軸方向成分を検出する周辺磁界検出部 43bにカロえ、 周辺磁界の Z軸方向成分を検出する周辺磁界検出部 43cを設けてなる。
その他は、実施例 3と同様である。
[0120] 本例の場合には、加速度センサ 1に大きな衝撃が加わって、カンチレバー 22に大 きな力が加わった場合にも、図 30に示すごとぐカンチレバー 22の自由端 222が上 記ストッパー 51 (又はストッパー 52)に当接することにより、必要以上の変位 (過変位） を防ぐことができる。これにより、カンチレバー 22の変形、破損を防ぐことができる。
[0121] また、一方のストッパー 52は、支持部材 280と一体ィ匕されているため、加速度セン サ 1の部品点数を少なくすることができ、組み付け容易性、コスト面において有利とな る。
その他、実施例 3と同様の作用効果を有する。
[0122] (実施例 7)
本例は、図 31に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23a (b)の出力電圧から周辺磁界検 出部 43a (b)の出力電圧を減算する減算回路 61を有する加速度センサ 1の例である 上記減算回路 61は、例えば図 31に示すような電子回路 6に組み込まれる。即ち、 該電子回路 6は、信号発生器 62と磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)と信号処理部 63と上記減算回路 61とからなる。
信号発生器 62から発生させたパルス信号は、磁気検出ヘッド部 23a (b)及び周辺 磁界検出部 43a (b)の感磁体 24、 44にそれぞれ入力される。上記信号処理部 63は 、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)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 631を介して取出し、増幅器 632にて増幅す る。
上記信号処理部 63は、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)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 63において処理した出力信 号を、上記減算回路 61へ入力する。そして、減算回路 61において、磁気検出ヘッド 部 23a (b)の出力から周辺磁界検出部 43a (b)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 1と同様である。
[0123] 本例の場合には、磁気検出ヘッド部 23a (b)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 61上で差引くため、容易かつ精確に加速度を検出すること ができる。
その他、実施例 1と同様の作用効果を有する。
[0124] (実施例 8)
本例は、図 32〜図 36に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 4 3a (b)とを一体ィ匕して、差動型 Ml素子 29とした例である。
図 32、図 33に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)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 、 45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 23a (b)となり、電 磁コイル 45を卷回した部分が周辺磁界検出部 43a (b)となる。そして、上記磁気検出 ヘッド部 23a (b)における電磁コイル 25の一端は、上記周辺磁界検出部 43a (b)に おける電磁コイル 45の一端と接続されて 、る。
[0125] また、磁気検出ヘッド部 23a (b)における電磁コイル 25と周辺磁界検出部 43a (b) における電磁コイル 45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 45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 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)とのそれぞれに同じ磁界が作用したとき に磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)とに逆向きの出力電圧が生じ るような卷回の仕方となって 、る。
[0126] 電磁コイル 25、 45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、 45の線幅及び線間幅は共に 25 mである。なお、図 33においては、便宜上線間幅 を広く描いてある。
図 34に示すごとぐ差動型 Ml素子 29は、磁気検出ヘッド部 23a (b)側がカンチレ バー 22の磁石体 21a (b)側を向くように配置される。
[0127] また、上記差動型 Ml素子 29は、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a
(b)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 23a (b)と周辺磁 界検出部 43a (b)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、 45の両端における電極 251、 253には、電位差が生じないように構成されている。
[0128] これは、図 36の破線 Bl、 B2に示すごとぐ周辺磁界が磁気検出ヘッド部 23a (b)と 周辺磁界検出部 43a (b)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 、て生じる電圧である。
ところが、磁気検出ヘッド部 23a (b)の電磁コイル 25の一端と周辺磁界検出部 43a (b)の電磁コイル 45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 36の実線 BO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 23a (b)及び周辺磁界検出部 43a (b)の電磁コイル 2 5、 45に生ずる出力電圧を表す。
[0129] そして、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)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、 45の両端の電極 251、 2 53に電位差を生じる。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 21a (b)による磁界力 磁気検出ヘッド部 23a (b)に作用したとき、差動型 Ml素子 29 における電磁コイル 25、 45の両端に電位差を生じる。
[0130] 上記差動型 Ml素子 29は、図 37に示すような電子回路 60に組み込まれる。即ち、 該電子回路 60は、差動型 Ml素子 29と信号発生器 62と信号処理部 63とからなる。 信号発生器 62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 63は、差動型 Ml素子 29の電磁コイル 25、 45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 631を介して取出し、増 幅器 632にて増幅する。
[0131] なお、場合によっては、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)との対 称性をあえて崩して、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)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 成することちでさる。
その他は、実施例 1と同様である。
[0132] 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電子回路の飽和等により検出 可能な周辺磁界の大きさの範囲が狭くなる。その結果、 Ml素子からなる周辺磁界検 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。
[0133] 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 21a (b)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 22の磁石体 21a (b)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。
また、磁気検出ヘッド部 23a (b)の感磁体 24と周辺磁界検出部 43a (b)の感磁体 2 4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、磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)との間の感 磁体 24の特性のバラツキを防ぐことができ、検出精度の高い加速度センサ 1を得るこ とがでさる。
その他、実施例 1と同様の作用効果を有する。
[0134] (実施例 9)
本例は、図 38に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23a (b)の感磁体 24と周辺磁界検 出部 43a (b)の感磁体 44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 44とは、電気的に直列に接続されている。
その他は、実施例 8と同様である。
本例の場合にも、実施例 8と同様の作用効果を得ることができる。
[0135] (実施例 10)
本例は、図 39、図 40に示すごとぐ磁気検出ヘッド部 23a (b)の感磁体 24と周辺磁 界検出部 43a (b)の感磁体 44とを並列配置した例である。
感磁体 24と感磁体 44とは互いに平行に配置している。また、感磁体 24と感磁体 4 4とは、電気的に直列に接続されている。
その他は、実施例 8と同様である。
本例の場合にも、実施例 8と同様の作用効果を得ることができる。また、実施例 9に 比べて、カンチレバー 22と磁気検出ヘッド部 23a (b)と周辺磁界検出部 43a (b)とを コンパクトに配置することができる。
[0136] (実施例 11)
本例は、図 41〜図 44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 43、図 44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。
[0137] 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 43、図 44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。
[0138] 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 3と同様である。
[0139] 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 3と同様である。
[0140] (実施例 12)
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 3と同様である。
[0141] 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、精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 3と同様の作用効果を有する。
[0142] (実施例 13)
本例は、磁石体 21a (b)を、 FePt又は NdFeBによって構成した例である。 上記磁石体 21a (b)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 21a (b)の長さ Uま 0. 2〜0. 6mm、幅 Wは 0. 05〜0. 8mm、高 さ Hは 5〜200 μ m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 25)に準ずる。
なお、上記磁石体 21a (b)の形状寸法の一例としては、 L = 0. 4mm、 W=0. 5m m, Η = 80 ^ mとすることができる。
その他は、実施例 3と同様である。
[0143] 本例の場合には、磁石体 21a (b)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 21a (b)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 3と同様の作用効果を有する。
[0144] 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 2と実施例 3とを組合わせたり、実施例 12と実施例 13とを組合わせたりすることもで きる。
また、上記実施例 9〜： L 1において、差動型 Ml素子 29の一部として形成した周辺 磁界検出部 43a (b)に加えて、実施例 1において示した、磁気検出ヘッド部 23a (b) と別体の周辺磁界検出部 43a (b)をも配設してもよい。この場合、例えば、差動型 Ml 素子 29の一部である周辺磁界検出部 43a (b)によって、磁気検出ヘッド部に直接作 用する周辺磁界の影響を補正し、別体で設けた周辺磁界検出部 43a (b)によって、 周辺磁界に起因する磁石体 21a (b)の変位分を補正するといつた構成をとることがで きる。

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 石体及び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を 含む検知ユニットとを有する加速度センサにおいて、
上記磁気検出ヘッド部が出力する検出信号を補正するために、上記磁気検出へッ ド部及び上記磁石体に作用する周辺磁界を計測する周辺磁界検出部を備えている ことを特徴とする加速度センサ。
[2] 請求項 1において、上記周辺磁界検出部における磁気検出感度が最大となる感度 方向と、上記磁気検出ヘッド部における磁気検出感度が最大となる感度方向とが、 平行である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、上記磁気検出ヘッド部及び上記周辺磁界検出部は、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!ヽ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 子であることを特徴とする加速度センサ。
[4] 請求項 3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。
[5] 請求項 3又は 4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ィ 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。
[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、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た上記検知ユニット を 2基有することを特徴とする加速度センサ。
[7] 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、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た上記検知ユニット を 3基有することを特徴とする加速度センサ。
[8] 請求項 7において、上記電気回路は、上記磁気検出ヘッド部の検出信号と、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部の検出信号とを取り込み
、信号処理するように構成されて!ヽ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、上記加速度センサは、一体的にモジュール 化されて!/ヽることを特徴とする加速度センサ。
[10] 請求項 1〜9のいずれか 1項において、上記加速度センサは、上記カンチレバーの 自由端の回動方向に、上記カンチレバーの過変位を防ぐストッパーを配設してなるこ とを特徴とする加速度センサ。
[11] 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上記固定端を固定し支持する支 持部材とからなり、作用する加速度を上記磁石体の変位による磁界の変化に変換す る加速度感知部品であって、
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感知部品。
[12] 請求項 11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向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感知部品。
[13] 請求項 11又は 12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 する加速度感知部品。
[14] 請求項 11〜13のいずれか一項において、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、複数の金属層力 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感知部品。
[15] 請求項 11〜14のいずれか一項において、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力 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感知部品。
[16] 請求項 13〜15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 Wとしたとき、 20 μ m≤W≤ 150 μ m、 / H2≤0. 15を満たすことを特徴とする加速度感知部品。
[17] 請求項 11又は 12において、上記カンチレバーは、 Ni— Ti合金力もなると共に、 0.
1〜6 μ mの厚みを有することを特徴とする加速度感知部品。
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