專利名稱：加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于采用了磁性檢測(cè)元件的加速度傳感器。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明之前，具有使用與作用加速度相對(duì)應(yīng)產(chǎn)生位移的磁鐵體和，檢出該磁鐵體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化的磁性檢出元件相組合而構(gòu)成的加速度傳感器。在這樣的加速度傳感器中，根據(jù)上述磁性檢出元件檢出的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，來(lái)檢測(cè)磁鐵體的位移量，最終達(dá)到檢測(cè)所作用加速度的大小的目的(請(qǐng)參照專利文獻(xiàn)1)。
上述《專利文獻(xiàn)1》是[特開2000-258449號(hào)公報(bào)]。
但是，上述以前的加速度傳感器，有以下的問(wèn)題。即是，對(duì)于上述以前的加速度傳感器來(lái)說(shuō)，當(dāng)有地磁等周邊外界磁場(chǎng)作用于上述磁鐵體的時(shí)候，該磁鐵體將產(chǎn)生象方位磁鐵針那樣的振蕩運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生了與被測(cè)的作用加速度無(wú)關(guān)的位移。特別是，對(duì)于微小磁性體和低彈性的懸臂梁結(jié)構(gòu)組成的小型加速度傳感器來(lái)說(shuō)，上述的傾向非常明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的課題本發(fā)明，鑒于上述以前加速度傳感器的問(wèn)題點(diǎn)，提出了采用磁性檢出元件來(lái)檢測(cè)磁性體位移的加速度傳感器。并且，本發(fā)明的加速度傳感器，可以有效地抑制周邊外界磁場(chǎng)的影響，從而提高了檢測(cè)精度的目的。
本發(fā)明為解決上述課題而采用的方法本專利的第1發(fā)明是采用了磁性檢出元件的加速度傳感器。它具有懸臂梁結(jié)構(gòu)，包含了以固定于設(shè)置在基板上的支持部件的固定端為中心作往復(fù)回轉(zhuǎn)彈性變形運(yùn)動(dòng)的懸臂和設(shè)置在該懸臂的自由端上的磁鐵體、以及在上述懸臂的往復(fù)動(dòng)作領(lǐng)域的外周面一側(cè)配置的包含磁性檢出頭部在內(nèi)的加速度檢測(cè)單元。
并且，上述本發(fā)明的加速度傳感器為了補(bǔ)正上述磁性檢出頭部輸出的檢出信號(hào)中的誤差，配備了檢測(cè)作用于上述磁性檢出頭部和上述磁鐵體的周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部。
如上所述，本發(fā)明的上述加速度傳感器中的上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，檢測(cè)作用于上述磁性檢出頭部和配置在懸臂上的上述磁鐵體的周邊外界磁場(chǎng)。即，通過(guò)該周邊外界磁場(chǎng)檢出部，可以檢出直接作用于上述磁性檢出頭部的周邊外界磁場(chǎng)。因此，使用上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，可以對(duì)上述磁性檢出頭部檢出信號(hào)中的周邊外界磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的誤差成分進(jìn)行補(bǔ)正。
此外，使用本發(fā)明的上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，可以檢出使上述磁鐵體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和使懸臂產(chǎn)生彈性變形的周邊外界磁場(chǎng)。只要檢測(cè)出了該周邊外界磁場(chǎng)，就可以推定出與被測(cè)加速度無(wú)關(guān)、僅由周邊外界磁場(chǎng)的影響所產(chǎn)生的上述磁鐵體的位移量，同時(shí)，也可以推定出上述磁性檢出頭部檢出信號(hào)中由于轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的磁鐵體位移的誤差成分。因此可以說(shuō)，可以利用上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)來(lái)補(bǔ)正上述磁性檢出頭部檢出信號(hào)中由于周邊外界磁場(chǎng)通過(guò)上述磁鐵體的位移而產(chǎn)生的間接作用所帶來(lái)的誤差成分。
綜上所述，使用本發(fā)明的加速度傳感器，可以補(bǔ)正上述磁性檢出頭部檢出信號(hào)中，由于周邊外界磁場(chǎng)直接作用產(chǎn)生誤差成分和間接作用產(chǎn)生誤差成分，所以可以保證高精度地檢測(cè)所作用的加速度。
在此，所謂上述磁鐵體上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是指由于周邊外界磁場(chǎng)的作用，使在所定方向上具有磁力矩的上述磁鐵體所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力。該磁力矩是磁鐵體的磁極強(qiáng)度大小和磁極間距離的積，并且具有方向性。因此，上述轉(zhuǎn)矩與使方位磁鐵針回轉(zhuǎn)力一樣，具有依存于上述磁力矩的方向性。
本專利的第2發(fā)明是加速度感知單元。它是由以固定端為中心進(jìn)行往復(fù)彈性變形的懸臂、設(shè)置在該懸臂自由端上的磁鐵體和、支持固定上述懸臂的固定端的支持部件所組成，將作用加速度轉(zhuǎn)換為上述磁鐵體的位移、再通過(guò)上述磁鐵體的位移使磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的加速度感知單元。
此外，本發(fā)明的加速度感知單元還具有下述的特征。上述支持部件具有連接上述懸臂的固定端的基體部和，與上述懸臂之間保持了一定的間隙、從上述基體部延伸到上述懸臂自由端的延伸部。
如上所述，本發(fā)明的上述加速度感知單元具有將作用加速度轉(zhuǎn)換為上述磁鐵體的位移、再通過(guò)上述磁鐵體的位移使磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的功能。即，作用于加速度感知單元的加速度，可以理解為是作用在固定在懸臂的自由端上的上述磁鐵體之上。因此，上述懸臂將產(chǎn)生彈性變形使其自由端的產(chǎn)生位移，伴隨著自由端的位移，上述磁鐵體也產(chǎn)生位移，其結(jié)果，磁鐵體上產(chǎn)生了磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。這樣，通過(guò)加速度到磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的轉(zhuǎn)變而感知出加速度。
根據(jù)上述的原理，通過(guò)磁性檢出方法檢測(cè)出上述磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，就可以檢出加速度。
對(duì)于上述加速度感知單元來(lái)說(shuō)，為了提高感知精度，應(yīng)當(dāng)盡可能降低懸臂的剛性，使之容易產(chǎn)生較大的彈性變形量。因此，在使用上述加速度感知單元的時(shí)候，要注意不要觸摸到容易產(chǎn)生變形的懸臂和固定在其自由端上的磁鐵體。
正如以上所述的原因，本發(fā)明的加速度感知單元中的上述支持部件，由上述基體部和延伸部所構(gòu)成。這樣的構(gòu)成，可以在不觸摸到懸臂和磁鐵體的情況下，可以比較容易地抓握住支持部件，從而便于上述加速度感知單元的使用。例如，可以很容易地實(shí)施將上述加速度感知單元安裝于基板上等的作業(yè)。
這樣的結(jié)果，可以保證得到感知精度很高的加速度感知單元。
此外還要說(shuō)明的是，由于上述延伸部延伸到了懸臂自由端一側(cè)，不會(huì)影響到加速度感知單元的結(jié)構(gòu)小型緊湊化。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示加速度傳感器的斜視圖。
圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示磁性檢出頭部的正視概念圖。
圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示磁性檢出頭部斷面構(gòu)造的剖面概念圖。
圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示磁性感測(cè)部的斜視圖。
圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示電磁線圈的斜視圖。
圖6所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示加速度傳感器內(nèi)部IC芯片的電子回路的等效回路圖。
圖7所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示通向非結(jié)晶合金磁性線的脈沖電流和電磁線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的關(guān)系圖。
圖8所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示加速度傳感器內(nèi)部IC芯片的電子回路的回路圖。。
圖9所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示磁性檢出頭部和周邊外界磁場(chǎng)檢出部配置的說(shuō)明圖。
圖10所示為本發(fā)明實(shí)施例1中，表示磁性檢出頭部和周邊外界磁場(chǎng)檢出部配置的說(shuō)明圖。
圖11所示為本發(fā)明實(shí)施例2，表示加速度傳感器的斜視圖。
圖12所示為本發(fā)明實(shí)施例2中，表示加速度傳感器內(nèi)部IC芯片的電子回路的等效回路圖。
圖13所示為本發(fā)明實(shí)施例2中，表示其他加速度傳感器的斜視圖。
圖14所示為本發(fā)明實(shí)施例2中，表示其他加速度傳感器的斜視圖。
圖15所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，表示加速度傳感器的斜視圖。
圖16所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，表示加速度感知單元的斜視圖。
圖17所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，表示支持部件的斜視圖。
圖18所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，表示加速度感知單元的制造方法的剖面說(shuō)明圖。
圖19所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，緊接著圖18，表示加速度感知單元的制造方法的剖面說(shuō)明圖。
圖20所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，緊接著圖19，表示加速度感知單元的制造方法的剖面說(shuō)明圖。
圖21所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，緊接著圖20，表示加速度感知單元的制造方法的剖面說(shuō)明圖。
圖22所示為本發(fā)明實(shí)施例3中，表示加速度感知單元的剖面圖。
圖23所示為本發(fā)明實(shí)施例4中，表示加速度感知單元的斜視圖。
圖24所示為本發(fā)明實(shí)施例4中，表示加速度感知單元的斷面圖。
圖25所示為本發(fā)明實(shí)施例5中，表示加速度感知單元的斜視圖。
圖26所示為本發(fā)明實(shí)施例5中，表示其他加速度感知單元的斜視圖。
圖27所示為本發(fā)明實(shí)施例6中，表示加速度傳感器的平面圖。
圖28圖27中A-A的剖面圖。
圖29所示為本發(fā)明實(shí)施例6中，加速度感知單元和位移限制器的平面圖和剖面圖。
圖30所示為本發(fā)明實(shí)施例6中，說(shuō)明位移限制器功能的加速度感知單元和位移限制器的平面圖。
圖31所示為本發(fā)明實(shí)施例7中，組合了減算回路的電子回路說(shuō)明圖。
圖32所示為本發(fā)明實(shí)施例8中，差動(dòng)型MI元件的平面圖。
圖33所示為本發(fā)明實(shí)施例8中，差動(dòng)型MI元件的部分斜視圖。
圖34所示為本發(fā)明實(shí)施例8中，表示懸臂和差動(dòng)型MI元件的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖35圖32中B-B的剖面圖。
圖36所示為本發(fā)明實(shí)施例8中，表示差動(dòng)型MI元件的周邊外界磁場(chǎng)和輸出電壓關(guān)系的曲線圖。
圖37所示為本發(fā)明實(shí)施例8中，組合了減算回路的電子回路說(shuō)明圖。
圖38所示為本發(fā)明實(shí)施例9中，差動(dòng)型MI元件的平面圖。
圖39所示為本發(fā)明實(shí)施例10中，差動(dòng)型MI元件的平面圖。
圖40圖39中C-C的剖面圖。
圖41所示為本發(fā)明實(shí)施例11中，表示懸臂的平面圖。
圖42圖41中D-D的剖面圖。
圖43所示為本發(fā)明實(shí)施例11中，表示框架部斷面的說(shuō)明圖。
圖44所示為本發(fā)明實(shí)施例11中，表示框架部其他斷面的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
上述第1發(fā)明所述的加速度傳感器，有各種各樣的用途。例如，既可以用于檢測(cè)汽車、自立移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)信息，也可以用于設(shè)置型機(jī)器人手臂等機(jī)械手的控制。此外，還可裝載于PDA和手機(jī)等攜帶機(jī)器。特別是，對(duì)于PDA和手機(jī)等電子回路集成度要求高的機(jī)器，由于電磁波噪音的影響非常明顯，在這種情況下本發(fā)明的加速度傳感器能有效地充分發(fā)揮自己的特點(diǎn)。
本發(fā)明的上述磁性檢出頭部，可以用霍爾元件、磁阻抗元件，磁阻元件、以及磁通量閘門等的磁性檢出用元件來(lái)構(gòu)成。作為上述磁性體，可以使用鐵氧體、稀土類磁鐵等來(lái)形成。
此外，使用本發(fā)明的加速度傳感器所檢測(cè)的加速度，不僅是運(yùn)動(dòng)加速度，也可以是重力加速度。
在此還需要說(shuō)明的是，上述的「以固定端為中心作往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)」是指懸臂產(chǎn)生彎曲變形，其懸臂的自由端產(chǎn)生位移而所帶來(lái)的相對(duì)于固定端的角度變化。
上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的磁性檢出靈敏度最大的靈敏度方向最為理想的配置是與上述磁性檢出頭部中磁性檢測(cè)靈敏度最大的靈敏度方向相平行。
在這種情況下，可以用上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部來(lái)高精度地檢出作用于上述磁性磁性檢出頭部的周邊外界磁場(chǎng)成分。并且，還可以高精度地計(jì)算出由于周邊外界磁場(chǎng)的作用上述磁鐵體上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩帶來(lái)的懸臂的彈性變形量、以及伴隨著懸臂的彈性變形所產(chǎn)生的磁鐵體的位移量。
當(dāng)然，在實(shí)際使用過(guò)程中，上述的2個(gè)靈敏度方向可以不是絕對(duì)的平行。只要能充分發(fā)揮上述作用效果，多少可以偏離一些理論上所定義的嚴(yán)密的平行方向。也就是說(shuō)，根據(jù)同樣的考慮方法，在本說(shuō)明書中所使用的「平行」、「直交」、「垂直」、「均一」、「比例」等的語(yǔ)言，均表示「實(shí)際使用過(guò)程中的大約平行」、「實(shí)際使用過(guò)程中的大約直交」、「實(shí)際使用過(guò)程中的大約垂直」、「實(shí)際使用過(guò)程中的大約均一」、「實(shí)際使用過(guò)程中的大約成比例」等的意思，并不一定是意味著理論上非常嚴(yán)密的「平行」等的定義。
以下，說(shuō)明本發(fā)明的加速度傳感器中的最佳(理想)構(gòu)成和特點(diǎn)。
對(duì)于上述磁性檢出頭部及周邊外界磁場(chǎng)檢出部來(lái)說(shuō)，最為理想的構(gòu)成是使用，包含了感磁體和旋繞在該感磁體外周面的電磁線圈、以及與上述感磁體的通電電流的變化相對(duì)應(yīng)，在上述電磁線圈兩端產(chǎn)生電位差的MI元件。
上述電磁線圈也就是檢測(cè)作用于上述MI元件的磁場(chǎng)的特定方向磁場(chǎng)強(qiáng)度大小的檢出線圈。
在此，與上述感磁體的通電電流的變化相對(duì)應(yīng)，上述電磁線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓的現(xiàn)象稱為MI(Magnet-impedance)現(xiàn)象。該MI現(xiàn)象是由配置在供給電流方向周圍、具有電子旋轉(zhuǎn)排列的磁性材料所組成的感磁體所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如果急劇快速變化通向感磁體的電流，電流周圍的磁場(chǎng)將產(chǎn)生急劇的變化，由于該磁場(chǎng)變化的作用，與周圍磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電子旋轉(zhuǎn)排列的方向也將產(chǎn)生變化。因此，此時(shí)感磁體內(nèi)部磁化以及阻抗等產(chǎn)生的變化的現(xiàn)象就是上述的MI現(xiàn)象。
所謂MI元件，就是利用了配置在供給電流方向的周圍、由電子旋轉(zhuǎn)排列的磁性材料構(gòu)成為的感磁體而組成的元件。如果急劇快速變化通向感磁體的電流，電流周圍的磁場(chǎng)將產(chǎn)生急劇的變化，由于該磁場(chǎng)變化的作用，與周圍磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電子旋轉(zhuǎn)排列的方向也將產(chǎn)生變化。此時(shí)，轉(zhuǎn)換由于感磁體內(nèi)部磁化以及阻抗等所產(chǎn)生的變化在感磁體上產(chǎn)生的電壓或電流，或者配置在感磁體外周的電磁線圈兩端產(chǎn)生的電壓或電流所構(gòu)成的元件就是MI元件。并且，組合MI元件和電子回路所構(gòu)成的傳感器稱為MI傳感器。
這樣，如上所述，與感磁體的通電電流變化相對(duì)應(yīng)在上述電磁線圈的兩端上產(chǎn)生電位差的MI元件構(gòu)成的上述磁性檢出頭部，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的磁性檢出，從而可以高精度地檢出上述磁鐵體的位移。再者，作為上述感磁體，可以使用線狀的形狀，也可以使用薄膜狀的形狀。作為上述感磁體的材質(zhì)，可以使用FeCoSiB，NiFe等。
上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部最為理想的構(gòu)成是，當(dāng)通向上述感磁體的電流在10毫微秒(納秒)以內(nèi)急劇上升或下降時(shí)，測(cè)量上述電磁線圈的兩端所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的大小來(lái)檢測(cè)所作用的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
在這種情況下，上述那樣急劇快速地變化(上升或下降)通向上述感磁體的通電電流，對(duì)于感磁體來(lái)說(shuō)，可以在周圍方向上產(chǎn)生接近于電子旋轉(zhuǎn)變化的傳播速度的磁場(chǎng)變化，這樣更能充分體現(xiàn)出MI現(xiàn)象。
特別是，在10毫微秒(納秒)以內(nèi)對(duì)上述通電電流實(shí)施上升或下降，可以使含有大約0.1GHz的高頻成分的變化電流作用于感磁體。在此時(shí)，如果測(cè)量上述電磁線圈兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，根據(jù)上述感應(yīng)電壓的大小就可以檢測(cè)出與周邊外界磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的在感磁體內(nèi)部所產(chǎn)生的內(nèi)部磁場(chǎng)變化，從而可以高精度地檢測(cè)出周邊外界磁場(chǎng)的強(qiáng)度。在此，所謂通電電流的上升或下降，是指通向上述磁性阻抗元件的電流的電流值從定常電流值的10％(90％)上升(下降)到90％(10％)時(shí)的變化。
理論上，上述的通電電流的上升或下降時(shí)間，越接近零越能得到好的效果。然而，實(shí)際上，上述的通電電流的上升或下降時(shí)間，要根據(jù)通電電流的發(fā)生裝置等的極限性能來(lái)決定。
再者，對(duì)于上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部來(lái)說(shuō)，最為理想的構(gòu)成是，當(dāng)通向上述感磁體的電流上升或下降時(shí)，測(cè)量上述電磁線圈的兩端所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(本專利的權(quán)利要求5)。
與通電電流上升的情況相比，通電電流急劇下降時(shí)，檢測(cè)出的對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的上述磁性檢出頭部的輸出電壓呈現(xiàn)出良好的直線(線性)性。
此外，對(duì)于本發(fā)明的上述加速度傳感器來(lái)說(shuō)，還具有下述理想的構(gòu)成，即具有從上述磁性檢出頭部的輸出電壓中，減算上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的輸出電壓的減算回路。
在這種情況下，使用上述減算回路，可以從上述磁性檢出頭部的輸出信號(hào)中，減去由上述周邊外界磁場(chǎng)所產(chǎn)生的誤差部分的輸出信號(hào)，從而可以比較容易高精度地檢出加速度。
另外，對(duì)于上述本發(fā)明的加速度傳感器來(lái)說(shuō)，還具有下述理想的構(gòu)成，即具有將上述感磁體相互平行配置的上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，并且，上述磁性檢出頭部中的上述電磁線圈的一端和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述電磁線圈的一端相連接。此外，對(duì)上述磁性檢出頭部中的上述電磁線圈和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述電磁線圈的旋繞方向來(lái)說(shuō)，具有下述理想的構(gòu)成，即，當(dāng)同一磁場(chǎng)作用于上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的時(shí)候，使上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部分別產(chǎn)生方向相反的輸出電壓來(lái)決定上述磁性檢出頭部中的上述電磁線圈和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述電磁線圈的旋繞方向。
這樣，在以上所述的簡(jiǎn)單構(gòu)成狀態(tài)下，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述周邊外界磁場(chǎng)所產(chǎn)生的誤差部分的補(bǔ)正，從而可以高精度地檢出加速度。
使用上述構(gòu)成，即使在周邊外界磁場(chǎng)很大的時(shí)候，也可以充分地補(bǔ)正所產(chǎn)生的誤差。這是因?yàn)?，使用MI元件檢測(cè)周邊外界磁場(chǎng)的時(shí)候，限定了可以檢測(cè)出的周邊外界磁場(chǎng)的大小。特別是，在提高了檢測(cè)靈敏度和電子回路飽和的時(shí)候，檢測(cè)可能的周邊外界磁場(chǎng)的大小范圍變得較窄。其結(jié)果，從磁性檢出頭部的輸出信號(hào)減算由MI元件構(gòu)成的周邊外界磁場(chǎng)檢出部輸出信號(hào)的時(shí)候，可以補(bǔ)正的周邊外界磁場(chǎng)的大小已經(jīng)被限定了。
針對(duì)上述構(gòu)成，當(dāng)周邊外界磁場(chǎng)同時(shí)作用于述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的時(shí)候，要使述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部分別產(chǎn)生方向相反的輸出電壓來(lái)決定配線，這樣，兩個(gè)輸出信號(hào)之間產(chǎn)生相互抵消作用，就可以在充分抑制相對(duì)于周邊外界磁場(chǎng)的輸出電壓的狀態(tài)下，輸出僅與磁鐵體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電壓。因此，可以精確地檢測(cè)出所測(cè)加速度。
以上所述的作用效果，對(duì)采用靈敏度很高的MI元件來(lái)檢測(cè)與懸臂上的磁鐵體所產(chǎn)生的微小位移相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)的微小變化來(lái)說(shuō)，具有極其重要的意義。
此外，上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述磁鐵體還可以配置在同一直線上。
在這種情況下，可以很容易地構(gòu)成磁性檢出頭部和周邊外界磁場(chǎng)檢出部之間的回路。
并且，上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述磁鐵體還可以并列配置。
在這種情況下，可以較容易地實(shí)現(xiàn)懸臂和磁性檢出頭部、周邊外界磁場(chǎng)檢出部的緊湊配置。
更進(jìn)一步講，還可以將上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部一體化。
在這種情況下，不但可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的小型化和減少組裝部件數(shù)的目的，而且可以防止磁性檢出頭部和周邊外界磁場(chǎng)檢出部之間的感磁體特性的偏差(不均勻性)，從而得到具有高檢測(cè)精度的加速度傳感器。
再者，對(duì)于上述本發(fā)明的加速度傳感器來(lái)說(shuō)，其最為理想的構(gòu)成是，具有分別檢出作用于沿2個(gè)相互垂直的軸方向的加速度的2個(gè)上述加速度檢出單元。
在這種情況下，使用上述加速度傳感器，在上述2軸所規(guī)定的平面內(nèi)，可以檢測(cè)作用于任意方向的加速度。
再者，對(duì)于上述本發(fā)明的加速度傳感器來(lái)說(shuō)，還具有下述理想的構(gòu)成，即具有分別檢出作用于沿3個(gè)相互垂直的軸方向的加速度的3個(gè)上述加速度檢出單元。
在這種情況下，使用上述加速度傳感器，可以檢測(cè)作用于任意方向的加速度。
并且，對(duì)于上述本發(fā)明的加速度傳感器來(lái)說(shuō)，還有下述最為理想的構(gòu)成，即，具有控制處理上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的電子回路。
在這種情況下，還可以實(shí)現(xiàn)包含了具有上述電子回路的上述加速度傳感器的構(gòu)成小型化，同時(shí)，可使上述電子回路的標(biāo)準(zhǔn)模塊化從而抑制上述加速度傳感器所消費(fèi)的電力。
對(duì)于上述電子回路，其最為理想的構(gòu)成和特征是，具有讀取和處理上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)和、與該磁性檢出頭部相對(duì)應(yīng)配設(shè)的上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)的功能。
在這種情況下，在對(duì)上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)進(jìn)行處理過(guò)程中，可以對(duì)上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)中的、由周邊外界磁場(chǎng)的直接或間接作用所產(chǎn)生的誤差成分進(jìn)行補(bǔ)正。
作為上述信號(hào)處理的方法是，并列讀取上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)，然后，對(duì)這2個(gè)檢出信號(hào)進(jìn)行處理的方法。在這種情況下，可以根據(jù)上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)推定出上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)中的誤差成分。因此，可以利用上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)進(jìn)行上述補(bǔ)正，從而提高上述加速度傳感器的檢測(cè)精度。
再者，作為上述信號(hào)處理的方法，還有預(yù)先構(gòu)成設(shè)定能輸出同一周邊外界磁場(chǎng)作用時(shí)的正負(fù)相反的檢出信號(hào)的上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，并將兩者進(jìn)行電性串聯(lián)連接的方法。在這種情況下，只要適當(dāng)設(shè)定上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)和上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)的大小比例，就可以得到從上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)中排除了誤差成分的效果。此外，也可以對(duì)上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)進(jìn)行放大等處理之后，在與上述磁性檢出頭部進(jìn)行串聯(lián)連接。
上述本發(fā)明的加速度傳感器，還具有統(tǒng)一組合構(gòu)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件、實(shí)現(xiàn)了模塊一體化的特點(diǎn)。
在此情況下，由于上述加速度傳感器統(tǒng)一組合構(gòu)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件、實(shí)現(xiàn)了模塊一體化，可以在提高了上述加速度傳感器整體剛性的同時(shí)，也提高了上述加速度傳感器的檢測(cè)精度。特別是，將包含了復(fù)數(shù)的上述檢測(cè)元件的加速度傳感器統(tǒng)一組合構(gòu)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件、實(shí)現(xiàn)了模塊一體化，檢測(cè)元件之間的相互位置關(guān)系如剛體一樣固定不變。因此，可以用該加速度傳感器進(jìn)行高精度檢測(cè)。并且，上述加速度傳感器是實(shí)現(xiàn)了包括了上述電子回路在內(nèi)的模塊一體化的標(biāo)準(zhǔn)組件，可以更進(jìn)一步降低模塊化芯片全體的消耗電力。
除上述的各項(xiàng)最佳構(gòu)成之外，本發(fā)明的上述加速度傳感器，還有具有下述的最佳構(gòu)成，即，為了防止上述懸臂在其自由端的擺動(dòng)方向產(chǎn)生超過(guò)必要值的位移量(過(guò)位移)，配設(shè)了位移限制器。
這樣，當(dāng)加速度傳感器受到很大沖擊，很大的力量施加了于懸臂的時(shí)候，由于配設(shè)了位移限制器，懸臂的自由端與位移限制器相接觸，可以防止懸臂產(chǎn)生超過(guò)必要值以上的位移量(過(guò)位移)。為此，可以防止懸臂產(chǎn)生異常的變形和破損。
對(duì)于上述位移限制器的設(shè)置，可以將其配設(shè)在上述懸臂自由端擺動(dòng)方向的一側(cè)，也可以將其配設(shè)在上述懸臂自由端擺動(dòng)方向的兩側(cè)。
并且，對(duì)上述位移限制器來(lái)說(shuō)，其最為理想的構(gòu)成是將其與上述支持部件一體化。
在這種情況下，可以減少加速度傳感器的零部件數(shù)，這樣既提高了上述加速度傳感器安裝性，又有利于降低生產(chǎn)成本。
上述本專利第2發(fā)明中所述的上述加速度感知單元，可以適用于上述本專利第1發(fā)明中所述的上述加速度傳感器。
這樣，上述加速度傳感器的組裝將變得非常容易，可以構(gòu)成得到高精度的加速度傳感器。
正如上面所闡述的那樣，因?yàn)椋鲜龅?發(fā)明中所述的加速度傳感器，是以抑制了周邊外界磁場(chǎng)的影響而提高檢測(cè)精度為目的的加速度傳感器，所以，使用的加速度感知單元必須是高感知精度的。此外，根據(jù)上面所闡述的內(nèi)容可知，懸臂非常容易產(chǎn)生變形，在使用的過(guò)程中，防止與懸臂和磁鐵體的接觸是非常必要的。因此，使用了上述第2發(fā)明中所述的加速度感知單元，可以很容易地解決使用高感知精度的加速度感知單元時(shí)易于產(chǎn)生的上述問(wèn)題。
此外，上述支持部件的長(zhǎng)度最好大于懸臂的長(zhǎng)度。這樣，在把握住支持部件長(zhǎng)度方向兩端的時(shí)候，不至于接觸到懸臂。
以下，說(shuō)明本發(fā)明的上述加速度感知單元中的最佳(理想)構(gòu)成和特點(diǎn)。
對(duì)于本發(fā)明的上述加速度感知單元，具有下述的最佳構(gòu)成。即，上述加速度感知單元中的上述懸臂由導(dǎo)電體所構(gòu)成，并且，在上述支持部件的上述延伸部中面向于上述懸臂的面上，設(shè)置了導(dǎo)電層，通過(guò)該導(dǎo)電層實(shí)現(xiàn)了與上述懸臂之間的電性連接。
這樣，可以避免在上述支持部件的上述延伸部中面向于上述懸臂的面上帶電，從而可以防止由于靜電感應(yīng)力所產(chǎn)生的懸臂的變形。因此，防止了由于靜電所產(chǎn)生的誤差，可以更進(jìn)一步保證得到高精度的加速度感知單元。
如果上述支持部件由絕緣材料所構(gòu)成，并且不設(shè)置上述導(dǎo)電層，那樣在懸臂和支持部件的延伸部之間的相互面向的面上，將有可能產(chǎn)生靜電，從而產(chǎn)生在相互推拉方向上的靜電感應(yīng)力。因此，在上述支持部件的上述延伸部中面向于上述懸臂的面上設(shè)置導(dǎo)電層，可以使懸臂和上述延伸部中面向于懸臂的面具有相同的電位，從而得到防止靜電感應(yīng)力產(chǎn)生的效果。
此外，上述導(dǎo)電層，最好與上述基板上形成的電子回路的接地端子相連接。
對(duì)上述延伸部中面向于懸臂的面來(lái)說(shuō)，最為理想的是全部都設(shè)置上述導(dǎo)電層。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，也可以只是在其一部分上設(shè)置上述導(dǎo)電層。
上述加速度感知單元中所述的上述懸臂，最為理想的是由Ni-P合金所組成。
由于使用Ni-P合金，可以得到彈性率低、彈性變形范圍大，并且具有高強(qiáng)度的懸臂。這樣，對(duì)同樣加速度來(lái)說(shuō)，增大了懸臂位移量，也就提高了加速度感知部件的靈敏度。因此，上述懸臂既使用Ni-P合金，提高了加速度的檢出精度高、又得到了耐久性能出色的懸臂。
對(duì)于本發(fā)明的上述加速度感知單元，還具有下述的最佳構(gòu)成。即，其中的上述支持部件由陶瓷材料所組成，并且該支持部件和上述懸臂之間，介入了由復(fù)數(shù)金屬層構(gòu)成的多層金屬層。
根據(jù)上述的構(gòu)成，可以選擇作為上述復(fù)數(shù)的金屬層最為適當(dāng)?shù)慕饘俜N類，從而提高上述支持部件和上述懸臂的緊密接合性，從而確保上述支持部件和上述懸臂的的連接。
上述多層金屬層的最佳構(gòu)成是，具有與上述支持部件鄰接的第1金屬層和，與上述懸臂鄰接的第2金屬層。上述第1金屬層，由Ti，Cr，Al中的至少一種以上的金屬所組成；上述第2金屬層，由Cu，Au，Ag中的至少一種以上的金屬所組成。
根據(jù)上述多層金屬層的構(gòu)成，由于確保了上述第1金屬層和上述支持部件、上述第2金屬層和上述懸臂的緊密連接，從而提高上述支持部件和上述懸臂的緊密接合性。
此外，對(duì)于本發(fā)明的上述加速度感知單元，還具有下述的最佳構(gòu)成。即，上述加速度感知單元中的上述磁鐵體，由樹脂磁鐵、或者與上述懸臂的結(jié)合面上形成的樹脂層所組成，并且，上述懸臂與上述磁鐵體的結(jié)合面上配置了能形成穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層。
因?yàn)樯鲜龇莿?dòng)態(tài)化金屬薄膜和樹脂之間具有非常高的親和力，可以更進(jìn)一步提高上述懸臂和上述磁鐵體的緊密接合性。
即，在上述非動(dòng)態(tài)化金屬薄膜的表面，呈現(xiàn)出了結(jié)合性好的氧基和氫氧化基等，它們與樹脂具有很好的親和力。并且，在穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化金屬薄膜中，具有分布非常均勻的氧基和氫氧化基等，更進(jìn)一步提高了和樹脂的親和力。這樣，從化學(xué)的角度講，由于提高了Ni-P合金和樹脂的結(jié)合力，從而也提高了懸臂和磁鐵體的緊密接合性。
在此需要說(shuō)明的是，上述磁鐵體為燒結(jié)磁鐵等的情況下，與上述懸臂的結(jié)合面上，最好形成樹脂層。
上述金屬層，最為理想的是由Cr，Al，Zn，Ti中的任意一種材料來(lái)組成。
這樣的材料組成，特別容易形成穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化薄膜。
此外，對(duì)上述懸臂來(lái)說(shuō)，具有下述的理想結(jié)構(gòu)。即，在上述懸臂上的上述固定端和上述自由端之間設(shè)有開口部，并且在該開口部的兩長(zhǎng)邊(呈夾著該開口部的狀態(tài))，具有連接上述固定端和上述自由端的一對(duì)框架部。該框架部在與懸臂較長(zhǎng)方向相垂直的斷面形狀的設(shè)定如下當(dāng)最厚部分厚度H1和最薄部分厚度H2的差為h、寬度為Wf的時(shí)候，其選擇為，20μm≤Wf≤150μm、h/H2≤0.15。
在這樣的情況下，可以得到既具有卓越柔軟性，又具有高強(qiáng)度的懸臂。即，在增大了相對(duì)于加速度的懸臂位移的同時(shí)，又保證得到了具有卓越耐久性的懸臂。
在此需要說(shuō)明的是，如果h/H2＞0.15，當(dāng)懸臂產(chǎn)生彎曲的時(shí)候，在框架部容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力，懸臂將有容易被折斷的危險(xiǎn)性。
上述懸臂最為理想的構(gòu)成是由Ni-Ti合金所構(gòu)成。
這樣的材質(zhì)構(gòu)成，可以容易得到具有良好形狀記憶特性的懸臂。因此，即使是在反復(fù)使用懸臂的狀態(tài)下，也可以防止懸臂自由端位置錯(cuò)位，從而可以保持精確的計(jì)測(cè)精度。
并且，可以使用噴濺(飛濺)Ni-Ti合金來(lái)形成上述懸臂。
上述懸臂的最為理想的厚度為0.1～6μm。
在這樣的設(shè)定條件下，可以使懸臂既具有卓越柔軟性，又具有高強(qiáng)度。
當(dāng)上述厚度不足0.1μm的情況下，很難保證懸臂的強(qiáng)度。另一方面，當(dāng)上述厚度超過(guò)6μm的時(shí)候，將降低懸臂的柔軟性，懸臂彎曲困難，從而導(dǎo)致加速度檢測(cè)精度下降。
對(duì)上述磁鐵體來(lái)說(shuō)，其最為理想的構(gòu)成材質(zhì)是SmFeN、SmCo、FePt、或者NdFeB。
這樣的材質(zhì)構(gòu)成，可以確保磁鐵體的磁性能，從而保證得到高精度的加速度傳感器。
特別是，用FePt、或者NdFeB構(gòu)成的磁鐵體，可以提高磁鐵體的磁性能，從而可以更進(jìn)一步提高檢測(cè)精度。換句話說(shuō)，在同等要求下，可以減小磁鐵體的體積大小，從而達(dá)到零部件小型化的目的。并且，由FePt、或者NdFeB構(gòu)成的磁鐵體，可以用噴濺(飛濺)法來(lái)形成。
實(shí)施例(實(shí)施例1)本實(shí)施例，是關(guān)于采用了作為感磁體24的非結(jié)晶合金磁性線的加速度傳感器1的實(shí)施例。其詳細(xì)內(nèi)容用圖1～圖8來(lái)說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)施例的加速度傳感器1為懸臂梁結(jié)構(gòu)，具有以固定端221為中心作如往復(fù)彈性變形運(yùn)動(dòng)的懸臂22和、設(shè)置在該懸臂22自由端222上的磁鐵體21a(b)、以及在懸臂22往復(fù)動(dòng)作領(lǐng)域內(nèi)的外周面上配置的含有磁性檢出頭部23a(b)的檢測(cè)單元2a(b)。
該加速度傳感器1，為了補(bǔ)正磁性檢出頭部23a、23b輸出的檢測(cè)信號(hào)中的誤差成分，配備了分別能檢測(cè)作用于磁性檢出頭部23a、23b和磁鐵體21a、21b的周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a、43b。
以下，詳細(xì)地說(shuō)明其內(nèi)容。
如圖1所示，本實(shí)施例的加速度傳感器1中，懸臂22以及由磁性檢出頭部23a、23b組合的2個(gè)的檢測(cè)單元2a、2b和2個(gè)周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a、43b均配置在共同的IC基板10上，并且，收容了作為控制電路的電子回路的IC芯片也配置在共同的IC基板10上。即，本實(shí)施例的加速度傳感器1統(tǒng)一組合構(gòu)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件、實(shí)現(xiàn)了模塊一體化。
該加速度傳感器1，將作用加速度在懸臂22上產(chǎn)生的慣性力的大小，轉(zhuǎn)換為配置在自由端222上的磁鐵體21a(b)的位移量。然后，用磁性檢出頭部23a(b)檢出磁鐵體21a(b)的位移量，從而達(dá)到檢測(cè)所作用的加速度大小的目的。本實(shí)施例中，根據(jù)檢測(cè)單元2b、2a中磁鐵體21b、21a的位移，可以分別檢出沿IC基板10上相互垂直2邊所規(guī)定的X軸10a方向、Y軸10b方向作用的加速度。
再如圖1所示，在突出于IC基板10表面的法線方向具有支持柱28。上述懸臂22，其軸方向的一端，即固定端221固定支撐在支持柱28上，成為具有懸臂梁結(jié)構(gòu)的彈性體。另一方面，在上述懸臂22的自由端222(即固定支撐在支持柱28上的懸臂22的固定端221的另一端)上，配設(shè)磁鐵體21a(b)。本實(shí)施例的懸臂22，其材質(zhì)為NiP，形狀為寬0.3mm、長(zhǎng)1.5mm、厚5μm的矩形板。再者，本實(shí)施例為了適當(dāng)抑制懸臂22在厚方向剛性而增大磁鐵體21位移量，從支持柱28的根部開始到自由端222之前0.38mm的位置，開設(shè)了寬度為0.22mm的長(zhǎng)孔220。當(dāng)然，根據(jù)具體情況，也可以不要長(zhǎng)孔220而直接使用矩形板狀的懸臂。
在此，本實(shí)施例中，設(shè)定的懸臂22的固有頻率(共振頻率)大約為50～60Hz。將懸臂22的固有頻率設(shè)定在50～60Hz的范圍內(nèi)，是為了可以高精度地檢出汽車等機(jī)器中發(fā)生的0～40Hz的加速度。另一方面，如果設(shè)定的固有頻率不足50Hz，對(duì)于40Hz附近的被測(cè)加速度來(lái)說(shuō)，不能確保其檢測(cè)精度。
如上所述，磁鐵體21a(b)配置在懸臂22自由端222附近的側(cè)面。本實(shí)施例中，在上述側(cè)面，涂抹了磁性體涂料之后，經(jīng)過(guò)干燥及硬化后再進(jìn)行著磁形成上述磁鐵體21。并且本實(shí)施例中所述的上述磁鐵體21，起尺寸大小為寬度(懸臂軸方向的尺寸)W0.5mm、高度0.3mm、厚度T100μm。
下面，在介紹磁性檢出頭部23a(b)的制作方法的同時(shí)，說(shuō)明其構(gòu)成。如圖2、圖3所示，上述磁性檢出頭部23a(b)中的感磁體24采用了長(zhǎng)度為1mm、直徑為20μm的非結(jié)晶合金磁性線(以下，為了簡(jiǎn)單方便，簡(jiǎn)稱為非結(jié)晶合金磁性線24)。再如圖2、圖3所示，在上述磁性檢出頭部23a(b)中的非結(jié)晶合金磁性線24的周圍，外插了管狀的絕緣樹脂26，并且，在絕緣樹脂26的外方面，旋繞了內(nèi)徑在200μm以下的電磁線圈25。
即，本實(shí)施例的磁性檢出頭部23a(b)，利用了與周邊磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化相對(duì)應(yīng)其阻抗產(chǎn)生很大變化的作為感磁體的非結(jié)晶合金磁性線24所呈現(xiàn)出的MI(Magnet-impedance)現(xiàn)象。因此，本實(shí)施例通過(guò)檢測(cè)向非結(jié)晶合金磁性線24通以脈沖形狀的電流(以后，簡(jiǎn)稱為脈沖電流)時(shí)電磁線圈25上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，來(lái)檢出周邊磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
在這里，所謂上述的MI現(xiàn)象，是在供給的電流的周圍方向具有電子旋轉(zhuǎn)排列的磁材料組成的感磁體所產(chǎn)生的。如果急劇變化通向感磁體的通電電流，供給電流周圍方向的磁場(chǎng)將產(chǎn)生急劇的變化。因此，上述的MI現(xiàn)象，也可以說(shuō)是由于供給電流周圍方向的磁場(chǎng)變化的作用，產(chǎn)生與周邊磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電子旋轉(zhuǎn)方向變化的現(xiàn)象，同時(shí)，也是產(chǎn)生了內(nèi)部磁化及阻抗等的變化的現(xiàn)象。
如上所述，本實(shí)施例的上述磁性檢出頭部23a、23b和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a、43b中使用了呈現(xiàn)MI現(xiàn)象的MI元件。該MI元件由急劇變化通向作為感磁體的非結(jié)晶合金磁性線24的通電電流時(shí)，伴隨著電子旋轉(zhuǎn)方向的變化所產(chǎn)生的感磁體內(nèi)部磁化及阻抗等的變化轉(zhuǎn)換為電磁線圈25兩端所產(chǎn)生的電壓(感應(yīng)電壓)的結(jié)構(gòu)原理來(lái)構(gòu)成。并且，本實(shí)施例的各磁性檢出頭部23a(b)的磁性檢出靈敏度方向，與作為感磁體的非結(jié)晶合金磁性線24的較長(zhǎng)方向(線長(zhǎng)方向)一致。
如圖1所示，本實(shí)施為了在沒有作用加速度、即磁鐵體21a(b)不產(chǎn)生位移的時(shí)候，為了盡可能使磁性檢出頭部23a(b)檢出的磁場(chǎng)強(qiáng)度變小(為最小值)，在與磁鐵體21a(b)所產(chǎn)生的磁化方向相垂直的方向上配置了非結(jié)晶合金磁性線24。當(dāng)然，也可以在相對(duì)于磁化方向的斜交方向配置非結(jié)晶合金磁性線24。但是，在這種情況下，因?yàn)?，磁鐵體21a(b)不產(chǎn)生位移的時(shí)候磁性檢出頭部23a(b)檢出的磁場(chǎng)強(qiáng)度不一定是最小值，所以，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理。
如圖4、圖5所示，本實(shí)施例的磁性檢出頭部23a(b)，形成在設(shè)置了深度為5～200μm、且形狀約為矩形的溝狀凹部270的元件基板27上。在該溝狀凹部270內(nèi)側(cè)周面中的相互面對(duì)的各側(cè)溝面270a上，復(fù)數(shù)配設(shè)了與溝方向相垂直、具有均一螺距的導(dǎo)電線路25a。此外，在凹部270溝底面270b上，配設(shè)與溝方向相垂直的導(dǎo)電線路25b，并且將25b與配設(shè)在側(cè)溝面270a上的具有同一螺距的導(dǎo)電線路25a進(jìn)行電性連接。
如圖3所示，在各側(cè)溝面270a、以及溝底面270b上配設(shè)了導(dǎo)電線路25a、25b的凹部270的內(nèi)部，充填由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的絕緣樹脂26，并在其中埋設(shè)非結(jié)晶合金磁性線24。并且，在凹部270充填了絕緣樹脂26的外表面，配設(shè)和相互面對(duì)的側(cè)溝面270a上配設(shè)的導(dǎo)電線路25a錯(cuò)開1個(gè)螺距，而且與溝方向處于交斜交狀態(tài)的導(dǎo)電線路25c，將其與導(dǎo)電線路25a進(jìn)行電性連接。這樣，導(dǎo)電線路25a、25b、25c形成了旋繞的電磁線圈25。
本實(shí)施例中，導(dǎo)電線路25a、25b、25c的形成方法是，在凹部270的內(nèi)周面270a、270b的所有面上，蒸鍍上具有導(dǎo)電性的金屬薄膜(在此省略了圖示說(shuō)明)，然后，實(shí)施蝕刻法處理形成導(dǎo)電線路25a、25b；同樣，在絕緣樹脂26外表面的所有面上，蒸鍍上具有導(dǎo)電性的金屬薄膜(在此省略了圖示說(shuō)明)，然后，實(shí)施蝕刻法處理形成所需的導(dǎo)電線路25c。
本實(shí)施例的電磁線圈25的繞線內(nèi)徑為66μm(在此繞線內(nèi)徑定義為與凹部270的斷面積相等的圓面積所推算出的圓的直徑)。電磁線圈25的單位長(zhǎng)度的繞線間隔為50μm/圈。本實(shí)施例中，上述檢知單元2a、2b的磁性檢出頭部23采用了具有完全同一參數(shù)式樣的MI元件，在非結(jié)晶合金磁性線24的較長(zhǎng)方向，分別設(shè)定X軸方向10a和Y軸方向10b。
如圖1所示，本實(shí)施例中的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)，具有與磁性檢出頭部23a(b)同樣的構(gòu)成。即，周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)，各自具有作為感磁體的非結(jié)晶電線44和旋繞在其外周面的電磁線圈45。并且，本實(shí)施中，按所定的比例，設(shè)定了在均一的周邊外界磁場(chǎng)中周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的檢出信號(hào)大小和磁性檢出頭部23a(b)的檢出信號(hào)大小。在此，周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a具有和磁性檢出頭部23a相同的磁場(chǎng)檢出方向。同樣，周邊外界磁場(chǎng)檢出部43b具有和磁性檢出頭部23b相同的磁場(chǎng)檢出方向。
在此，就作為本實(shí)施中的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)輸出信號(hào)的輸出電壓Vs(電磁線圈45兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓)和作為磁性檢出頭部23a(b)輸出信號(hào)的輸出電壓Vh(電磁線圈25兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓)的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。
首先，磁性檢出頭部23a(b)的輸出電壓Vh包括了，檢測(cè)出的以作用加速度為起因的電壓成分Va；檢測(cè)出的地磁等周邊外界磁場(chǎng)的電壓成分Vm；檢測(cè)出的周邊外界磁場(chǎng)作用的轉(zhuǎn)矩在磁鐵體21上產(chǎn)生的位移為起因的電壓成分Vt。上述電壓成分Vt，是由于磁鐵體21a(b)的轉(zhuǎn)矩使懸臂22產(chǎn)生彈性變形，使磁鐵體21a(b)自身產(chǎn)生位移為起因的電壓成分。總而言之，上述的電壓成分Vm及Vt，是磁性檢出頭部23a(b)的輸出電壓Vh中的誤差成分。
周邊外界磁場(chǎng)的作用在磁鐵體21a(b)上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的大小，與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例。同時(shí)，保持支撐磁鐵體21a(b)的懸臂22的彈性變形量，又與轉(zhuǎn)矩的大小成比例。因此，上述的電壓成分Vt，與周邊外界磁場(chǎng)的強(qiáng)度成比例，可以用Vt＝k×Vm來(lái)表示。在此，公式中的k是懸臂22和磁鐵體21a(b)的磁力等所決定的系數(shù)。
通過(guò)以上的分析可知，磁性檢出頭部23a(b)的輸出電壓Vh可以用
Va+Vm+Vt＝Va+(1+k)·Vm來(lái)表示。
另一方面，本實(shí)施例中的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓Vs，設(shè)定為與上述輸出電壓Vh正負(fù)相反，并且為上述Vm的(1+k)倍。即，放置在與磁性檢出頭部23a(b)相同周邊外界磁場(chǎng)中的時(shí)候，周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓正好是Vs＝-(1+k)·Vm。為此，從磁性檢出頭部23a(b)的輸出電壓Vh中，除去作為誤差成分的上述電壓成分Vm和Vt，可以補(bǔ)正抽出電壓成分Va。具體地說(shuō)，將磁性檢出頭部23a(b)的輸出電壓Vh和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓Vs相加，就可以抽出起因于作用加速度的電壓成分Va。
本實(shí)施例中，為了使磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓的正負(fù)反向，可以電磁線圈25的旋繞方向與電磁線圈45的旋繞方向相反。并且，利用了非結(jié)晶合金磁性線越長(zhǎng)，其電磁線圈的感應(yīng)電壓越大的MI元件的特性，與非結(jié)晶合金磁性線24相比，非結(jié)晶合金磁性線44做得稍長(zhǎng)。這樣，周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓Vs的大小可以設(shè)定為磁性檢出頭部23a(b)輸出電壓Vh中電壓成分Vm大小的(1+k)倍。除上述構(gòu)成以外，磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的其他構(gòu)成具有同一的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
作為增大電磁線圈45輸出電壓Vs的方法，除了本實(shí)施例上述的加長(zhǎng)非結(jié)晶合金磁性線44的方法之外，還有增加電磁線圈45圈數(shù)、或者增大非結(jié)晶合金磁性線44的通電電流等多種方法。更進(jìn)一步說(shuō)，還可以使用放大上述電磁線圈45輸出電壓Vs的放大電路、以及分壓電磁線圈25輸出電壓Vh的分壓電路等，也可以將兩者的比例設(shè)定為希望的比例值。
其次，對(duì)IC芯片12來(lái)說(shuō)，作為其內(nèi)部電子回路是構(gòu)成了控制檢知單元2a、2b的各磁性檢出頭部23a、23b和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a、43b的電路。如圖6所示，IC芯片12包含了產(chǎn)生向并聯(lián)連接的非結(jié)晶合金磁性線24、44輸入脈沖電流(請(qǐng)參考圖7)的信號(hào)發(fā)生器121和，輸出與串聯(lián)連接的電磁線圈25、45兩端的輸出電壓Va(請(qǐng)參考圖7(b))相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的信號(hào)處理部122。信號(hào)發(fā)生器121具有能產(chǎn)生通電時(shí)間為40nsec(毫微秒)、脈沖間隔為5μsec(微秒)的脈沖電流的功能。并且，本實(shí)施例的信號(hào)發(fā)生器121還具下述的構(gòu)成特點(diǎn)，即，將與脈沖電流下降同步的基準(zhǔn)信號(hào)向信號(hào)處理部122的模擬開關(guān)122a輸出。另外，作為本實(shí)施例中使用的并聯(lián)連接的非結(jié)晶合金磁性線24、44構(gòu)成的代替案，可以使用向串聯(lián)連接的非結(jié)晶合金磁性線24、44通以脈沖電流的構(gòu)成。
如圖6所示，上述信號(hào)處理部122，具有電性連接在電磁線圈25和信號(hào)處理部122之間，與上述基準(zhǔn)信號(hào)同步實(shí)施「接通」和「斷開」的模擬開關(guān)122a。并且，該信號(hào)處理部122中，還包含了通過(guò)模擬開關(guān)122a和電磁線圈25相連接的電容122c，形成具有作為峰值保持電路功能的同步檢波電路。此外，在上述同步檢波電路中，還組合設(shè)置了放大器122b。
以下，就本實(shí)施例的磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的磁性檢出方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。如圖7所示，作為本實(shí)施例的磁性檢出方法，在通向非結(jié)晶合金磁性線24(44)的脈沖電流(請(qǐng)參考圖7(a))下降時(shí)，檢測(cè)被串聯(lián)連接的電磁線圈25和電磁線圈45兩端產(chǎn)生的輸出電壓Va(請(qǐng)參考圖7(b))。本實(shí)施例的脈沖電流，從定常值(電流值150mA)的90％下降到10％的切斷時(shí)間設(shè)定為4nsec(毫微秒)。
本實(shí)施例，串聯(lián)連接了電磁線圈25和電磁線圈45。為此，輸入信號(hào)處理部122的電壓值(上述輸出電壓Va)是電磁線圈25的感應(yīng)電壓的輸出值Vh和電磁線圈45的感應(yīng)電壓的輸出值Vs相加的值Va(Va＝Vh+Vs。在此，Vh＝Va+(1+k)·Vm，Vs＝(-(1+k)·Vm))。
即，如圖7所示，在切斷通向被放置在磁場(chǎng)中非結(jié)晶合金磁性線24(44)的脈沖電流的瞬間，其大小與非結(jié)晶合金磁性線24(44)的較長(zhǎng)方向(線長(zhǎng)方向)成分成比例的輸出電壓Vh(Vs)在電磁線圈25(45)兩端發(fā)生。因此，本實(shí)施例的IC芯片12，將由輸出電壓Vh和輸出電壓Vs相加得到的電壓Va(由于Vh和Vs的正負(fù)相反，實(shí)際上是相減)，通過(guò)模擬開關(guān)122a輸入到電容122c中。此時(shí)，由于積蓄在電容122c中的電荷變化，起電位差也將發(fā)生變化。這樣，與電位差相應(yīng)的信號(hào)，通過(guò)放大器122b從輸出接口125輸出。
如圖8所示，本實(shí)施例的IC芯片12的電子回路中，具有切換從信號(hào)發(fā)生器121到非結(jié)晶合金磁性線24、44的電性回路，以及從信號(hào)發(fā)生器121到模擬開關(guān)122a的電性回路中的電子開關(guān)128。該電子開關(guān)128的功能構(gòu)成是，切換決定檢測(cè)單元2a、2b的中哪個(gè)是輸入，以及信號(hào)發(fā)生器121的基準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)該輸入到2個(gè)模擬開關(guān)122a中的哪一個(gè)。在此，2個(gè)模擬開關(guān)122a，一個(gè)是與檢測(cè)單元2a的電磁線圈25相連接，另一個(gè)是與檢測(cè)單元2b的電磁線圈25相連接。
本實(shí)施例，根據(jù)上述構(gòu)成的電子回路，在檢測(cè)單元2a和檢測(cè)單元2b之間，通過(guò)時(shí)間分割，共同使用了IC芯片12的信號(hào)處理部122。此外，電子開關(guān)128切換，可以根據(jù)在IC芯片12內(nèi)部生成了的內(nèi)部信號(hào)來(lái)實(shí)施，也可以根據(jù)外部信號(hào)來(lái)實(shí)施。
綜上所述，本實(shí)施的加速度傳感器1，具有磁性檢出頭部23a(b)和檢測(cè)作用于磁鐵體21a(b)的周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)。通過(guò)檢測(cè)周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)可以檢出作用于磁性檢出頭部23a(b)的周邊外界磁場(chǎng)。因此，根據(jù)周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)，可以補(bǔ)正磁性檢出頭部23a(b)的檢出信號(hào)(Vh)中由于周邊外界磁場(chǎng)的作用影響而產(chǎn)生的誤差成分(Vm)。
更進(jìn)一步說(shuō)，通過(guò)檢測(cè)周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)可以檢出使磁鐵體21a(b)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而最終導(dǎo)致懸臂22產(chǎn)生彈性變形的周邊外界磁場(chǎng)。由于檢測(cè)出了該周邊外界磁場(chǎng)，可以推定與所作用加速度無(wú)關(guān)、僅由周邊外界磁場(chǎng)的影響所產(chǎn)生的磁鐵體21a(b)的位移量。為此，可以補(bǔ)正磁性檢出頭部23a(b)的檢出信號(hào)(Vh)中，通過(guò)磁鐵體21a(b)的位移所反映出的周邊外界磁場(chǎng)的間接作用影響所帶來(lái)的誤差成分(Vt)。
所以，可以說(shuō)，本實(shí)施例的加速度傳感器1，由于補(bǔ)正了磁性檢出頭部23a(b)的檢出信號(hào)(Vh)中周邊外界磁場(chǎng)的直接作用影響所帶來(lái)的誤差成分(Vm)和周邊外界磁場(chǎng)的間接作用影響所帶來(lái)的誤差成分(Vt)，其結(jié)果，有效地提高了被測(cè)作用加速度的檢測(cè)精度。
關(guān)于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的配置，可以如圖9所示，將非結(jié)晶合金磁性線24和非結(jié)晶合金磁性線44配置在同一線上，也可以如圖10所示，將兩者并列配置，使它們處于平行的狀態(tài)。
(實(shí)施例2)本實(shí)施例，是以實(shí)施例1為基礎(chǔ)，改變了周邊磁場(chǎng)檢出部以及IC芯片的構(gòu)成的實(shí)施例。就其內(nèi)容來(lái)說(shuō)，主要是改變了磁鐵體21構(gòu)成。以下通過(guò)圖11～圖14來(lái)對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
如圖11所示，本例子的加速度傳感器1的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)與磁性檢出頭部23a(b)一樣，具有相同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。即，在相同的磁場(chǎng)作用下，周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)和磁性檢出頭部23a(b)產(chǎn)生一樣的輸出電壓。
并且，如圖12所示，本實(shí)施例的加速度傳感器1所用的IC芯片12中，信號(hào)發(fā)生器121同時(shí)向磁性檢出頭部23a(b)的非結(jié)晶合金磁性線24和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的非結(jié)晶合金磁性線44供給脈沖電流。為了處理磁性檢出頭部23a(b)的電磁線圈25的輸出電壓(Vh)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的電磁線圈45的輸出電壓(Vs)，在IC芯片12中，設(shè)置了具有2個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理部122。再者，IC芯片12中，為了并列輸入經(jīng)分別處理后的來(lái)自于電磁線圈25、45輸出電壓的2個(gè)信號(hào)，有實(shí)施所定演算的CPU128。
該CPU128，從存儲(chǔ)器(在圖中未被表示出來(lái))中讀取被存的程序，在電磁線圈25輸出電壓Vh和電磁線圈45輸出電壓Vs之間進(jìn)行所定的演算。即，本實(shí)施例的CPU128，實(shí)施了Va＝Vh-(1+k)×Vs的演算。然后，本實(shí)施例的加速度傳感器1，向外部輸出上述Va值。
作為替換上述CPU128的演算，可以形成模擬或者數(shù)字的信號(hào)處理回路，在該信號(hào)處理電路中實(shí)施上述同樣的演算。
在IC芯片12中，對(duì)檢測(cè)單元2a和檢測(cè)單元2b來(lái)說(shuō)，可以分別形成各自的上述電子回路，也可以通過(guò)時(shí)間分割，使檢測(cè)單元2a和檢測(cè)單元2b共同使用圖11所示的電子回路。
除上述之外的其他構(gòu)成及作用效果，與實(shí)施例1一樣。
在此還要特別說(shuō)明的是，如圖13所示，最好將檢測(cè)單元2a、2b中的磁鐵體21的磁化方向M構(gòu)成在同一方向。在這種情況下，可以使各磁性檢出頭部23a及23b的非結(jié)晶合金磁性線24的軸方向(線長(zhǎng)方向)一致。在此情況下，使各磁鐵體21a、b上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的磁場(chǎng)方向也一致。為此，可以使用共通的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43，來(lái)補(bǔ)正各檢測(cè)單元2a、2b的檢測(cè)信號(hào)。
此外，本實(shí)施例的加速度傳感器1，還如圖14所示，可以追加檢出沿Z軸10c方向作用加速度的檢測(cè)單元2c。在圖14所示的場(chǎng)合，磁性檢出頭部23c的非結(jié)晶合金磁性線24的較長(zhǎng)方向(線長(zhǎng)方向)可以設(shè)定與磁性檢出頭部23b的非結(jié)晶合金磁性線24一致。這樣，可使磁鐵體21b和磁鐵體21c產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的磁場(chǎng)方向一致。通過(guò)上述的方向配置設(shè)定，可以利用補(bǔ)正檢測(cè)單元2b的檢測(cè)信號(hào)而設(shè)置的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43b來(lái)補(bǔ)正檢測(cè)單元2c。當(dāng)然，也可以另外設(shè)置專用于補(bǔ)正檢測(cè)單元2c的周邊外界磁場(chǎng)檢出部。
(實(shí)施例3)如圖15～圖22所示，本實(shí)施是支持支撐懸臂22的固定端221的支持部件280的斷面形狀為L(zhǎng)字形狀的加速度傳感器1的實(shí)施例。
如圖16所示，上述支持部件280，具有與上述固定端221結(jié)合的基礎(chǔ)部281和與上述懸臂之間設(shè)置了間隙289從基礎(chǔ)體部281延伸到懸臂自由端222的延伸部282。并且，在與上述間隙289相反的懸臂22的自由端222上表面，配設(shè)了磁鐵體21a(b)。
作為磁鐵體21a(b)的形狀大小尺寸，可以做在長(zhǎng)度(L)為0.2～0.6mm、寬幅(W)為0.2～0.8mm、高度(H)為0.05～0.2mm的范圍內(nèi)。在此所述的長(zhǎng)度L，是從懸臂22的固定端221朝向自由端222的方向的長(zhǎng)度。而上述的寬度W，是與上述長(zhǎng)度L的方向相垂直，同時(shí)與懸臂2的表面相平行方向的寬度。上述的高度H，是與懸臂22表面相垂直方向的厚度。
上述懸臂22，由Ni-P合金組成；上述支持部件280，由陶瓷材料組成。
如圖22所示，支持部件280和懸臂22固定端221之間，介入了由復(fù)數(shù)的金屬層所組成的多層金屬層31。
多層金屬層31，由與上述支持部件280鄰接的第1金屬層311和與上述懸臂22鄰接的第2金屬層312所構(gòu)成。第1金屬層311，由Ti、Cr、Al中的至少由一種以上材料所組成；而上述第2金屬層312，由Cu、Au、Ag中的至少由一種以上材料所組成。
此外，在上述支持部件280的上述延伸部282上與懸臂22相對(duì)的表面上，設(shè)置了導(dǎo)電層32，該導(dǎo)電層32，與上述懸臂22進(jìn)行電性接通。
并且，上述導(dǎo)電層32，最好與IC基板10S上形成的電子回路的接地端子相連接。另外，最為理想的是在上述延伸部中面向于懸臂的面上全部都設(shè)置上述導(dǎo)電層32。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，也可以只是在其一部分上設(shè)置上述導(dǎo)電層32。
本實(shí)施例中的上述磁鐵體21a(b)，可以由樹脂磁鐵、或者形成在懸臂22的結(jié)合面上形成的樹脂層來(lái)組成。并且，上述懸臂上與磁鐵體21a(b)相結(jié)合的面上配置了形成穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層33。
該非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層33，由Cr、Al、Zn、Ti中的任何一種材料所組成。
再者，在使用燒結(jié)磁鐵等作為上述磁鐵體21a(b)的時(shí)候，與懸臂22的結(jié)合面上形成需要樹脂層。另一方面，在使用樹脂磁鐵作為上述磁鐵體21a(b)的時(shí)候，在懸臂22上所配置的非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層33上直接形成磁鐵體21a(b)。
以下，用圖17～圖22來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例的加速度傳感器1中由磁鐵體21a(b)、懸臂22、以及支持部件280相組合制造形成加速度感知單元20的方法。
首先，圖17中表示了所制作的由陶瓷材料組成的具有L字形狀的支持部件280。支持部件280大小尺寸是，寬度w為0.6mm、長(zhǎng)度a1為2.0mm、基礎(chǔ)部281的高度h1為0.4mm；延伸部282的高度h2為0.3mm、基礎(chǔ)體281的長(zhǎng)度a2為0.4mm。
接著，如圖18所示，在具有L字形狀的支持部件280的端部288的表面，即，支持部件280的延伸部282中與懸臂22相對(duì)的表面和與之相連接的基礎(chǔ)部281的側(cè)面上，采用陰極真空噴鍍工藝，陰極真空噴鍍Cr，形成厚度為0.1μm的導(dǎo)電層32。
并且，如圖19所示，在L字形狀的端部288中的導(dǎo)電層32之上積載后面將要除去的犧牲層34，使全體為長(zhǎng)方體。
然后，在由犧牲層34和支持部件280的基礎(chǔ)部281所形成的表面上，采用陰極真空噴鍍工藝，陰極真空噴鍍厚度為0.07μm的Ti，此外還在真空條件下，陰極真空噴鍍厚度為0.3μm的Cu，形成由第1金屬層311和第2金屬層312組成的多層金屬層31。
而且，如圖20所示，使用模型電鍍法所制造出的具有Ni-P材質(zhì)的懸臂22。其尺寸大小為，厚度3μm、寬度0.5mm、長(zhǎng)度1.9mm。
如圖21所示，在應(yīng)該配置磁鐵體21a(b)的領(lǐng)域，通過(guò)陰極真空噴鍍Cr，形成非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層33。
作為代替上述陰極真空噴鍍工藝，可以采用PVD，CVD等眾所周知的薄膜形成方法。
此后，在非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層33的上面，印制由SmFeN(其重量比為75％)和環(huán)氧樹脂(其重量比為25％)組成的墨水磁鐵原料219。
在懸臂22上所需的方向?qū)ι鲜瞿盆F原料219進(jìn)行磁場(chǎng)定向，即是在使環(huán)氧樹脂產(chǎn)生一定程度的硬化之后，對(duì)此進(jìn)行按所定磁化方向的著磁。通過(guò)上述的方法得到磁鐵體21a(b)。在此，需要說(shuō)明的是，上述墨水磁鐵原料219為各向異性材料的時(shí)候，上述磁場(chǎng)定向是必要的工序，但是，如果使用的是各向同性材料，將不需要磁場(chǎng)定向工序。
此后，為了得到Ni-P單層的懸臂材料，如圖22所示，采用蝕刻法除去犧牲層34和犧牲層34部上面的Ti層及Cu層。
并且，將加速度感知單元20加熱到100℃以上，對(duì)磁鐵體21a(b)進(jìn)行熱處理。
這樣，如圖15所示，得到的加速度感知單元20，被固定在IC基板10上所定的位置。
上述磁鐵體21a(b)的制造形態(tài)，可以使用眾所周知形態(tài)，例如，如上面所述的使用墨水磁鐵是非常理想的。
作為制造方法，可以采用印制方式、配合方式、粘貼、浸漬方式、氣相蒸鍍法(PVD、CVD)等。
對(duì)于上述的磁鐵體來(lái)說(shuō)，可以使用燒結(jié)磁鐵、粘結(jié)磁鐵等。作為磁鐵的原料，可以使用鐵氧體系列和鋁鐵鎳鈷永磁合金系列磁鐵等金屬磁鐵，也可以使用眾所周知的SmCo系列、SmFeN系列、NdFeB系列等磁鐵。
上述的粘結(jié)磁鐵，作為其結(jié)合樹脂，可以使用熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂、環(huán)氧系樹脂、石炭酸系樹脂、聚酰胺系樹脂、尼龍系樹脂等。
作為磁鐵用材料，既可使用各向同性的材料，也可使用各向異性的材料。
但是，與使用各向同性材料的磁鐵相比，磁鐵體使用各向異性材料的磁鐵，將能形成更大的信號(hào)磁場(chǎng)。
作為制造方法，可以對(duì)經(jīng)過(guò)印制了的磁鐵粉末和樹脂的混合體，實(shí)施磁場(chǎng)定向之后進(jìn)行著磁。
再者，將加速度察感知部件20組裝編入IC基板10中的時(shí)候，需要的焊接溫度是180～300℃，所以，作為磁鐵體的頑磁力，需要在0.64MA/m以上。
但是，如果使用的是磁鐵體，將不限定于上述的內(nèi)容。
本實(shí)施例的上述加速度傳感器1中，除上述加速度檢測(cè)部件20以外的構(gòu)成，與實(shí)施例1一樣。
以下，就本實(shí)施例的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。
因?yàn)?，上述支持部?80具有上述基礎(chǔ)部281和延伸部282，所以，將固定了上述懸臂的支持部件280(加速度檢測(cè)部件20)安裝在IC基板10上的時(shí)候，可以使加速度感知單元20的使用變得很方便。
為了在使用加速度感知單元20的時(shí)候，防止懸臂22產(chǎn)生變形，最好不要接觸到懸臂22。換句話說(shuō)，在需要接觸加速度感知單元20的時(shí)候，最好握住支持部件280，以免接觸到懸臂22使之產(chǎn)生變形。所以，將支持部件280做成上述形狀，就能比較容易抓握住支持部件280，從而使加速度感知單元20的使用變得很方便。
再者，由于設(shè)定的上述支持部件280的長(zhǎng)度a1比懸臂22長(zhǎng)度稍長(zhǎng)(大約0.1mm左右)，這樣，在抓握住支持部件280較長(zhǎng)方向的兩端部的時(shí)候，不致于接觸到懸臂22。
因?yàn)樯鲜鰬冶?2由Ni-P合金組成，所以對(duì)呈彈性特性的部件來(lái)說(shuō)，具有較低的彈性率，這樣，對(duì)上述懸臂22，在增大彈性變形的領(lǐng)域同時(shí)，又可以保證具有較高的強(qiáng)度。因此，可以得到加速度的檢出精度高、并且耐久性能出色的懸臂22。
當(dāng)然，作為上述懸臂22材料，不限定于上述的Ni-P合金。只要具有與上述相同或者更加優(yōu)越的特性，也可以采用其他材料。
此外，如圖22所示，在支持部件280和懸臂22固定端221之間，介入了多層金屬層31，這樣可以提高支持部件280和懸臂22之間的緊密接合性，確保支持部件280與懸臂22的緊密連接。
多層金屬層31是由Ti、Cr、Al中的至少一種以上的材料組成的第1金屬層311和由Cu、Au、Ag中的中的至少一種以上的材料組成的第2金屬層312所構(gòu)成。因此，可以進(jìn)一步提高支持部件280和懸臂22的緊密接合性，從而確保第1金屬層311與支持部件280的緊密連接和第2金屬層312與懸臂22的緊密連接。
由于在支持部件280上設(shè)置了上述導(dǎo)電層32，可以防止支持部件280的延伸部282中與懸臂22的相對(duì)的面上帶電，從而可以防止由于靜電感應(yīng)力的作用使懸臂產(chǎn)生的位移。因此，可以得到具有更高檢出精度的加速度傳感器1。
并且，上述懸臂22中與磁鐵體21a(b)相連接的接合面上，配置了上述由非動(dòng)態(tài)化薄膜形成的金屬層33。這樣，由于上述非動(dòng)態(tài)化金屬薄膜與樹脂具有很強(qiáng)的親和力，可以提高上述懸臂22中和磁鐵體21a(b)的緊密接合性。
即，在上述非動(dòng)態(tài)化金屬薄膜的表面，呈現(xiàn)出了結(jié)合性好的氧基和氫氧化基等，它們和樹脂具有很好的親和力。并且，在穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化金屬薄膜中，具有分布非常均勻的氧基和氫氧化基等，更進(jìn)一步提高了和樹脂的親和力。這樣，從化學(xué)的角度講，由于提高了Ni-P合金和樹脂的結(jié)合力，從而也提高了懸臂22和磁鐵體21a(b)的緊密接合力。
上述由非動(dòng)態(tài)化薄膜形成的金屬層33，由于由Cr、Al、Zn、Ti中的任何一種材料所組成，特別容易形成穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化金屬薄膜。
本實(shí)施例的其他方面，與實(shí)施例1具有同樣的作用效果。
同樣，本實(shí)施例，也適用于實(shí)施例2中所述的各種形態(tài)。
(實(shí)施例4)如圖23、圖24所示，本實(shí)施例，是增加懸臂22中與固定磁鐵體21a(b)的磁鐵固定領(lǐng)域(自由端222)剛性，使上述磁鐵固定領(lǐng)域的剛性大于懸臂22中固定端部分221的剛性的實(shí)施例。
即，在懸臂22中的上述磁鐵固定領(lǐng)域，重疊設(shè)置了加強(qiáng)層223。并且，通過(guò)非動(dòng)態(tài)化薄膜形成的金屬層33將磁鐵體21配設(shè)在加強(qiáng)層223之上。
同時(shí)，在懸臂22的固定端221上也設(shè)置了加強(qiáng)層224。
上述的加強(qiáng)層223、224具有3～100μm的厚度。
作為本實(shí)施例子中加速度傳感器1所使用的加速度察感知部件20的制造方法，可以采用與實(shí)施例3中所述的方法基本相同的方法。
但是，在本實(shí)施例中，模型電鍍出懸臂22之后，在懸臂22的磁鐵固定領(lǐng)域(自由端222)以及固定端221上所指定部分上再模型電鍍厚度為20μm的厚度里(上)Ni-P層。通過(guò)這樣的方法形成上述加強(qiáng)層223、224。
本實(shí)施例其他的構(gòu)成，與實(shí)施例3一樣，具有同樣的作用效果。
(實(shí)施例5)如圖25、圖26所示，本實(shí)施例，是在懸臂22上形成了開口部225的實(shí)施例。
上述開口部225形成在固定端221和磁鐵體21之間。
圖25表示了實(shí)施例3中的加速度感知單元20的懸臂22上設(shè)置的開口部225，而圖26則表示了實(shí)施例4中的加速度感知單元20的懸臂22上設(shè)置的開口部225。
圖26中所表示的加速度感知單元20，在其懸臂22上沒有設(shè)置加強(qiáng)部223、224的領(lǐng)域，設(shè)置了開口部225。
其他方面，實(shí)施例3或4一樣。
本實(shí)施例在懸臂22上形成了開口部225，是為了局部減小懸臂22的彈性率，對(duì)一定的加速度來(lái)講，可以增大懸臂22彈性變形量。因此，可以得到靈敏度更高的加速度傳感器1。
本實(shí)施例的其他方面，與實(shí)施例3或4具有同樣的作用效果。
(實(shí)施例6)如圖27～圖30所示，本實(shí)施例，是在懸臂22自由端222擺動(dòng)方向的兩側(cè)，配設(shè)了防止上述懸臂22產(chǎn)生過(guò)位移的位移限制器51、52的加速度傳感器1的實(shí)施例。
上述配設(shè)的一對(duì)位移限制器51、52中的位移限制器52，與支持部件280做為一體。即，在支持部件280的延伸部282上形成上述位移限制器52。
在懸臂22自由端222的兩側(cè)的一邊配設(shè)位移限制器52，在另一邊(位移限制器52的對(duì)面)，將獨(dú)立于支持部件280的位移限制器51固定在IC基板10上。
本實(shí)施例中，使用了實(shí)施例3中所示的加速度感知單元20(請(qǐng)參考圖16)。
如上所述，上述位移限制器51，配置在與加速度感知單元20的懸臂22自由端222相對(duì)應(yīng)的一個(gè)側(cè)面上。如圖29所，該位移限制器51和加速度感知單元20中的延伸部282(制動(dòng)器52)之間的間隔d1，可以設(shè)定為0.4mm。
另一方面，配設(shè)在懸臂22自由端222上的磁鐵體21a(b)和位移限制器51之間的間隔d2可設(shè)定為0.18mm，懸臂22自由端222和位移限制器52(延伸部282)之間的間隔d3可設(shè)定為0.08mm。
此外，對(duì)于設(shè)置了位移限制器51的IC基板10的立設(shè)方向的長(zhǎng)度w3，最好與支持部件280的立設(shè)方向的長(zhǎng)度相同，比如說(shuō)可以設(shè)定為0.55mm。另一方面，與懸臂22相垂直方向的長(zhǎng)度h3可設(shè)定為0.5mm；與懸臂22相平行方向的長(zhǎng)度a3可設(shè)定為0.9mm。
再者，位移限制器51和支持部件280，其材質(zhì)可以使用Si(硅)。
本實(shí)施例的加速度傳感器1，在設(shè)置了檢出周邊外界磁場(chǎng)X軸方向成分的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a和檢出周邊外界磁場(chǎng)Y軸方向成分的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43b的基礎(chǔ)上，還追加設(shè)置了檢出周邊外界磁場(chǎng)Z軸方向成分的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43c。
其他方面和實(shí)施例3一樣。
在此還要說(shuō)明的是，對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，如圖30所示，如果加速度傳感器1受到很大的沖擊，當(dāng)很大的力量作用于懸臂22的時(shí)候，懸臂22自由端222與上述位移限制器51(或者位移限制器52)相接觸，可以防止懸臂產(chǎn)生超過(guò)必要值以上的位移量(過(guò)位移)。這樣，可以防止懸臂22產(chǎn)生過(guò)大的變形和破損。
并且，將上述位移限制器52與上述支持部件280做成一體，實(shí)現(xiàn)了上述位移限制器52和上述支持部件280的一體化，這樣，可以減少加速度傳感器1的零部件數(shù)，既提高了上述加速度傳感器安裝性，又有利于降低生產(chǎn)成本。
本實(shí)施例的其他方面和實(shí)施例3一樣。
(實(shí)施例7)如圖31所示，本實(shí)施例是設(shè)置了從磁性檢出頭部23a(b)的輸出電壓中，減算周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓的減算回路61的加速度傳感器1的實(shí)施例。
上述減算回路61中，組合了如圖31中所示的電子回路6。并且，電子回路6由信號(hào)發(fā)生器62、控制處理磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出信號(hào)的信號(hào)處理部63和上述減算回路61所組成。
上述信號(hào)發(fā)生器62的功能是產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，分別輸入磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)中的感磁體24、44；上述信號(hào)處理部63的功能是通過(guò)與脈沖信號(hào)的輸入聯(lián)動(dòng)的同步檢波器631讀取磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出電壓，再通過(guò)放大器632進(jìn)行增幅放大。
并且，設(shè)置了兩個(gè)上述信號(hào)處理部63中，分別與磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)相對(duì)應(yīng)，通過(guò)兩個(gè)上述信號(hào)處理部63分別對(duì)磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，然后輸入到上述減算回路61。此后，在減算回路61中，實(shí)施從磁性檢出頭部23a(b)的輸出信號(hào)中減算周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的輸出信號(hào)的減算處理，最終輸出檢測(cè)信號(hào)。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例1一樣。
因?yàn)?，本?shí)施例使用上述減算回路61，從磁性檢出頭部23a(b)的輸出信號(hào)中減去了周邊外界磁場(chǎng)的影響部分，所以，可以容易保證精確地檢測(cè)出加速度。
本實(shí)施例的其他其他作用效果和實(shí)施例1一樣。
(實(shí)施例8)如圖32～圖36所示，本實(shí)施例是將磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)做為一體，實(shí)現(xiàn)了一體化的差動(dòng)型MI元件29的實(shí)施例。
如圖32、圖33所示，磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)共同使用一個(gè)感磁體24。在該感磁體的外周，分別旋繞了電磁線圈25、45。其中電磁線圈25部分為磁性檢出頭部23a(b)所有；電磁線圈45部分為周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)。并且，上述磁性檢出頭部23a(b)所有的電磁線圈25的一端和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)所有的電磁線圈45的一端相連接。
并且，磁性檢出頭部23a(b)所有的電磁線圈25的旋繞方向與周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)所有的電磁線圈45旋繞方向相反。換句話說(shuō)，在電磁線圈25的一端和電磁線圈45的一端的連接部就是旋繞方向的轉(zhuǎn)換部252，即，以旋繞方向轉(zhuǎn)換部252位轉(zhuǎn)換點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)線圈旋繞方向的轉(zhuǎn)換。當(dāng)相同的磁場(chǎng)作用于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的時(shí)候，由于具有以上所述電子線圈旋繞方向的組合，使磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)分別輸出方向相反的輸出電壓。
上述電磁線圈的形成方法與實(shí)施例1一樣。電磁線圈25、45的線寬度和線間距均為25μm。圖33中，為了清楚地表示出線間距，有意夸大了線間距。
此外，如圖34所示，差動(dòng)型MI元件29中，磁性檢出頭部23a(b)被配置在朝向懸臂22的磁鐵體21a(b)的方向上。
還需要說(shuō)明的是，上述差動(dòng)型MI元件29中的磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)之間呈對(duì)稱狀態(tài)。這樣，當(dāng)相同的磁場(chǎng)作用于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的時(shí)候，連續(xù)形成的電磁線圈25、45兩端的電極251、253上將不會(huì)產(chǎn)生電位差。
圖36中的虛線B1、B2分別表示了當(dāng)相同的磁場(chǎng)作用于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的時(shí)候，磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)上分別產(chǎn)生的大小相同方向相反的輸出電壓。圖中所示的這些電壓(B1、B2)分別是電極251和旋繞方向轉(zhuǎn)換部252之間、以及旋繞方向轉(zhuǎn)換部252和電極253之間產(chǎn)生的電壓。
但是，由于磁性檢出頭部23a(b)的電磁線圈25的一端和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的電磁線圈45的一端相連接，所以上述兩個(gè)電壓相互抵消，最終，如圖36中的實(shí)線B0所示，不產(chǎn)生輸出電壓。
在此，需要追加說(shuō)明的是，以前所述的圖7中所示的實(shí)線的曲線和虛線的曲線，分別表示了同一的磁場(chǎng)作用于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的時(shí)候，電磁線圈25、45上產(chǎn)生輸出電壓。
當(dāng)作用于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的磁場(chǎng)在感磁體24的軸向分量產(chǎn)生誤差的時(shí)候，電磁線圈25、45的兩端電極251、253上將產(chǎn)生電位差。換句話說(shuō)，周邊外界磁場(chǎng)以外的磁場(chǎng)(例如懸臂22的磁鐵體21a(b)產(chǎn)生的磁場(chǎng))作用于磁性檢出頭部23a(b)的時(shí)候，差動(dòng)型MI元件29中的電磁線圈25、45的兩端將產(chǎn)生電位差。
上述差動(dòng)型MI元件29被組合在如圖37所示的電子回路60之中。即，電子回路60由差動(dòng)型MI元件29、信號(hào)發(fā)生器62和信號(hào)處理部63所構(gòu)成。
從信號(hào)發(fā)生器62中產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，被輸入到差動(dòng)型MI元件29的感磁體24。上述信號(hào)處理部63，通過(guò)與脈沖信號(hào)的輸入聯(lián)動(dòng)的同步檢波器631讀取電磁線圈25、45兩端的輸出電壓，再通過(guò)放大器632進(jìn)行增幅放大。
當(dāng)然，在有些情況下，不能保證磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的對(duì)稱性，即，當(dāng)相同的磁場(chǎng)作用于磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的時(shí)候，電極251、253上將會(huì)產(chǎn)生電位差。本實(shí)施例，也可以具有上述構(gòu)成。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例1一樣。
綜上所述，本實(shí)施例，采用簡(jiǎn)易的構(gòu)成，就可以補(bǔ)正來(lái)至于周邊外界磁場(chǎng)的影響，從而可以精確地檢測(cè)出加速度。
使用本實(shí)施例的上述構(gòu)成，即使在周邊外界磁場(chǎng)很大的時(shí)候，也可以充分地補(bǔ)正周邊外界磁場(chǎng)所帶來(lái)的影響。即，使用MI元件檢測(cè)周邊外界磁場(chǎng)的時(shí)候，限定了可以直接檢測(cè)出的周邊外界磁場(chǎng)的大小。特別是，當(dāng)提高檢測(cè)靈敏度和電子回路的飽和的時(shí)候，使可以檢測(cè)的周邊外界磁場(chǎng)的大小范圍變得較窄。其結(jié)果，從由MI元件構(gòu)成的周邊外界磁場(chǎng)檢出部中抽出輸出信號(hào)后，再?gòu)拇判詸z出頭部的輸出信號(hào)中減算周邊外界磁場(chǎng)檢出部的輸出信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)正處理的時(shí)候，可以補(bǔ)正的周邊外界磁場(chǎng)的大小已經(jīng)被限定了。
因此，如上所述，使用本實(shí)施例的上述構(gòu)成，可以在充分抑制了來(lái)自于周邊外界磁場(chǎng)影響所帶來(lái)的輸出電壓的狀態(tài)下，僅輸出與磁鐵體21a(b)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的電壓。這樣，排除了周邊外界磁場(chǎng)大小的影響，確保了高精度地檢測(cè)出被測(cè)作用加速度。
以上所述的作用效果，對(duì)使用MI元件來(lái)檢測(cè)與懸臂22的磁鐵體21a(b)的微小位移相對(duì)應(yīng)的微小磁場(chǎng)變化所構(gòu)成的傳感器來(lái)說(shuō)，具有極其重要的意義。
并且，由于實(shí)現(xiàn)了磁性檢出頭部23a(b)的感磁體24和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的感磁體24的一體化，實(shí)現(xiàn)了加速度傳感器1的小型化，減少了組裝零部件數(shù)量。此外還可以防止磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的性能的不均勻性，從而可以保證得到檢測(cè)精度高的加速度傳感器1。
本實(shí)施例的其他其他作用效果和實(shí)施例1一樣。
(實(shí)施例9)如圖38所示，本實(shí)施例是將磁性檢出頭部23a(b)的感磁體24和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的感磁體44分別制作，并配置在同一直線上的實(shí)施例。
此外，在本實(shí)施例中，將上述感磁體24和感磁體24進(jìn)行電性串聯(lián)連接。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例8一樣。
并且，使用本實(shí)施例，可以得到與實(shí)施例8一樣的作用效果。
(實(shí)施例10)如圖39、圖40所示，本實(shí)施例是將磁性檢出頭部23a(b)的感磁體24和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)的感磁體44進(jìn)行并聯(lián)配置的實(shí)施例。
此外，在本實(shí)施例中，上述感磁體24和感磁體24之間相互平行配置。并且，將上述感磁體24和感磁體24進(jìn)行電性串聯(lián)連接。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例8一樣。
使用本實(shí)施例，可以得到與實(shí)施例8一樣的作用效果。并且，與實(shí)施例9相比，本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)懸臂22和磁性檢出頭部23a(b)、以及周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)配置的小型緊湊化。
(實(shí)施例11)如圖41～圖44所示，本實(shí)施例是規(guī)定了由Ni-P構(gòu)成的、并具有開口部225的懸臂22的斷面尺寸的實(shí)施例。
即，本實(shí)施例的懸臂22上，在固定端221和自由端222之間設(shè)置了開口部225，在該開口部225的兩長(zhǎng)邊(呈夾著該開口部225的狀態(tài))，具有連接固定端221和自由端222的一對(duì)框架部226。如圖43、圖44所示，該框架部226在與懸臂22較長(zhǎng)方向相垂直的斷面形狀的設(shè)定如下當(dāng)最厚部分厚度H1和最薄部分厚度H2的差為h、寬度為Wf的時(shí)候，其尺寸選擇范圍滿足，20μm≤Wf≤150μm、h/H2≤0.15。
上述懸臂22可以使用電鍍法來(lái)形成，但是，由于電鍍法的不均勻性，如圖43、圖44所示，在框架部226，其厚度將產(chǎn)生大小不均勻的現(xiàn)象。對(duì)厚度不均勻性差的框架部226來(lái)說(shuō)，當(dāng)受到彎曲的時(shí)候，該框架部226將產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。因此，框架部226的厚度不均勻性應(yīng)該控制在上述很小的范圍內(nèi)，這樣可以抑制框架部226所產(chǎn)生的應(yīng)力。
框架部23中上述厚度H1、H2分別為2～5μm，懸臂22的寬度W為350～1000μm。并且，開口部225的長(zhǎng)度L0為0.1～0.8mm。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例3一樣。
使用本實(shí)施例上述的構(gòu)成，可以得到既具有卓越柔軟性，又具有高強(qiáng)度的懸臂22。即，在增大了相對(duì)于加速度的懸臂22位移的同時(shí)，又保證得到了具有卓越耐久性的懸臂22。
特別是，框架部226的厚度不均勻性控制在h/H2≤0.15這樣小的范圍內(nèi)，抑制了懸臂22受到彎曲時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，可以有效地防止懸臂22破損。
本實(shí)施例的其他作用效果與實(shí)施例3一樣。
(實(shí)施例12)本實(shí)施例是使用了含有35～50％(重量百分比)的Ti的Ni-Ti合金構(gòu)成懸臂22的實(shí)施例。
在本實(shí)施例中，懸臂22的厚度為0.1～6μm。并且，本實(shí)施例所述的懸臂22可以采用噴濺(飛濺)法來(lái)形成懸臂22。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例3一樣。
并且，本實(shí)施例可以得到具有良好形狀記憶特性的懸臂22。因此，即使是在反復(fù)使用懸臂22的狀態(tài)下，也可以防止懸臂22自由端222位置錯(cuò)位，從而可以保持精確的計(jì)測(cè)精度。
此外，由于上述懸臂22的厚度設(shè)定為0.1～6μm，這樣的設(shè)定條件下，可以得到既具有卓越柔軟性，又具有高強(qiáng)度的懸臂。
本實(shí)施例的其他作用效果與實(shí)施例3一樣。
(實(shí)施例13)本實(shí)施例是采用FePt、或者NdFeB來(lái)構(gòu)成磁鐵體21a(b)的實(shí)施例。
本實(shí)施例，可以在懸臂22的自由端222上，使用噴濺(飛濺)法形成上述磁鐵體21a(b)。
上述磁鐵體21a(b)的長(zhǎng)度L可以設(shè)定為0.2～0.6mm；寬度W可以設(shè)定為0.05～0.8mm；高度H可以設(shè)定為5～200μm。在此，長(zhǎng)度L、寬度W、以及高度H的定義與參照實(shí)施例5(請(qǐng)參照?qǐng)D25)。
并且，作為上述磁鐵體21a(b)的具體形狀尺寸例是，L＝0.4mm、W＝0.5mm、H＝80μm。
本實(shí)施例的其他方面的構(gòu)成和實(shí)施例3一樣。
使用本實(shí)施例構(gòu)成，可以確保上述磁鐵體21a(b)的磁性能，從而可以保證得到檢測(cè)精度高的加速度傳感器。
由于本實(shí)施例，可以使磁鐵體21a(b)的小型化，從而也可以實(shí)現(xiàn)零部件的小型化。
本實(shí)施例的其他作用效果與實(shí)施例3一樣。
本發(fā)明，可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)適當(dāng)組合上述各實(shí)施例的形態(tài)。例如，既可以實(shí)施上述實(shí)施例2和實(shí)施例3的組合，也可以使用上述實(shí)施例12和實(shí)施例13的組合。
此外，上述實(shí)施例9～11中，作為差動(dòng)型MI元件29的一部分來(lái)形成周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)，實(shí)際上也可以如實(shí)施例1中所述的那樣，分別配設(shè)各自為獨(dú)立體的磁性檢出頭部23a(b)和周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)。在這種情況下，既可以理解為作為差動(dòng)型MI元件29的一部分的周邊外界磁場(chǎng)檢出部43a(b)來(lái)補(bǔ)正直接作用于磁性檢出頭部的周邊外界磁場(chǎng)的影響，也理解為單獨(dú)設(shè)置的磁性檢出頭部23a(b)來(lái)補(bǔ)正由于周邊外界磁場(chǎng)的作用使磁鐵體21a(b)產(chǎn)生的位移部分。
權(quán)利要求
1.一種加速度傳感器，其特征在于，具有懸臂梁結(jié)構(gòu)，包含了以固定于設(shè)置在基板上的支持部件上的固定端為中心作往復(fù)彈性變形運(yùn)動(dòng)的懸臂和、配置在該懸臂自由端上的磁鐵體、以及配置在上述懸臂的往復(fù)動(dòng)作領(lǐng)域的外周一側(cè)的包括磁性檢出頭部在內(nèi)的加速度檢測(cè)單元。并且，所述加速度傳感器，為了補(bǔ)正上述磁性檢出頭部輸出的檢出信號(hào)中的誤差成分，配備了檢測(cè)作用于上述磁性檢出頭部和上述磁鐵體的周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部。
2.權(quán)利要求1中所述的加速度傳感器，其特征在于，上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的磁性檢出靈敏度最大的方向，與上述磁性檢出頭部的磁性檢出靈敏度最大的方向相平行。
3.權(quán)利要求1和2中所述的加速度傳感器，其特征在于，上述磁性檢出頭部及上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，包含了與作用磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)，其特性產(chǎn)生變化的感磁體和旋繞在該感磁體外周面的電磁線圈，當(dāng)通向上述感磁體的通電電流產(chǎn)生變化時(shí)，在上述電磁線圈兩端產(chǎn)生與上述磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電位差，即，上述磁性檢出頭部及周邊外界磁場(chǎng)檢出部是磁鐵·阻抗·傳感器元件。
4.權(quán)利要求3中所述的加速度傳感器，其特征在于，具有從上述磁性檢出頭部輸出電壓中減算上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部輸出電壓的減算回路。
5.權(quán)利要求3和4中所述的加速度傳感器，其特征在于，具有相互平行地配置了上述感磁體的上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部，上述磁性檢出頭部中的上述電磁線圈的一端和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述電磁線圈的一端相連接，并且，當(dāng)同一磁場(chǎng)作用于上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的時(shí)候，使上述磁性檢出頭部和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部分別產(chǎn)生方向相反的輸出電壓來(lái)決定上述磁性檢出頭部中的上述電磁線圈和上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部中的上述電磁線圈的旋繞方向。
6.權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的加速度傳感器，其特征在于，具有分別檢測(cè)出作用于沿2個(gè)相互垂直的軸方向的加速度的2個(gè)上述加速度檢出單元。
7.權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的加速度傳感器，其特征在于，即具有分別檢出作用于沿3個(gè)相互直交的軸方向的加速度的3個(gè)上述加速度檢出單元。
8.權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)所述的加速度傳感器中使用的電子回路，其特征在于，具有讀取和處理上述磁性檢出頭部的檢出信號(hào)和、與該磁性檢出頭部相對(duì)應(yīng)配設(shè)的上述周邊外界磁場(chǎng)檢出部的檢出信號(hào)的功能。
9.權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的加速度傳感器，具有統(tǒng)一組合構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件，實(shí)現(xiàn)了模塊一體化的特征。
10.權(quán)利要求1～9中任何一項(xiàng)所述的加速度傳感器，其特征在于，為了防止在上述懸臂的自由端的擺動(dòng)方向，上述懸臂產(chǎn)生超過(guò)必要值以上的位移量(過(guò)位移)，配設(shè)了位移限制器。
11.一種加速度感知單元，其特征在于，由以固定端為中心進(jìn)行往復(fù)彈性變形的懸臂、設(shè)置在該懸臂自由端上的磁鐵體和、支持固定上述懸臂固定端的支持部件所組成，并且，具有將作用加速度轉(zhuǎn)換為上述磁鐵體的位移，通過(guò)上述磁鐵體的位移使磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的功能。并且，上述支持部件具有連接上述固定端的基體部和、與上述懸臂之間保持了一定的間隙，從上述基體部延伸到上述懸臂自由端的延伸部。
12.權(quán)利要求11中所述的加速度感知單元，其特征在于，上述加速度感知單元中的上述懸臂由導(dǎo)電體所構(gòu)成，并且，在上述支持部件的上述延伸部中面向于上述懸臂的面上，設(shè)置了導(dǎo)電層，通過(guò)該導(dǎo)電層實(shí)現(xiàn)了與上述懸臂之間的電性連接。
13.權(quán)利要求11和12中所述的加速度感知單元，其特征在于，上述加速度感知單元中的上述懸臂是由Ni-P合金所組成。
14.權(quán)利要求11～13中任何一項(xiàng)所述的加速度感知單元，其特征在于，上述加速度感知單元中的上述支持部件由陶瓷材料所組成，該支持部件和上述懸臂之間，介入了由復(fù)數(shù)金屬層構(gòu)成的多層金屬層。
15.權(quán)利要求11～14中任何一項(xiàng)所述的加速度感知單元，其特征在于，上述加速度感知單元中的上述磁鐵體，由樹脂磁鐵、或者在上述懸臂的結(jié)合面上形成的樹脂層所組成，并且，上述懸臂與上述磁鐵體的結(jié)合面上配置了能形成穩(wěn)定的非動(dòng)態(tài)化薄膜的金屬層。
16.權(quán)利要求13～15中任何一項(xiàng)所述的加速度感知單元，其特征在于，上述加速度感知單元中的上述懸臂的上述固定端和上述自由端之間設(shè)有開口部，并且在該開口部的兩長(zhǎng)邊(呈夾著該開口部的狀態(tài))，具有連接上述固定端和上述自由端的一對(duì)框架部；該框架部在與懸臂較長(zhǎng)方向相垂直的斷面形狀的設(shè)定如下當(dāng)最厚部分厚度H1和最薄部分厚度H2的差為h、寬度為Wf的時(shí)候，其選擇為，20μm≤Wf≤150μm、h/H2≤0.15。
17.權(quán)利要求11和12中所述的加速度感知單元，其特征在于，上述加速度感知單元中的上述懸臂由Ni-Ti合金組成，并且，具有0.1～6μm的厚度。
全文摘要
本發(fā)明所提出的加速度傳感器(1)，具有懸臂梁結(jié)構(gòu)，包括了以其固定端(221)為中心作往復(fù)彈性變形運(yùn)動(dòng)的懸臂(22)和、在懸臂(22)的自由端(222)上設(shè)置的磁鐵體(21a(b))、以及在懸臂(22)的往復(fù)動(dòng)作領(lǐng)域的外周面上配置了磁性檢出頭部(23(b))的加速度檢測(cè)單元(2a(b))。并且，本發(fā)明所提出的加速度傳感器(1)，為了補(bǔ)正磁性檢出頭部(23a)、(23b)輸出的檢出信號(hào)，配備了分別檢測(cè)作用于磁性檢出頭部(23a)、(23b)和磁鐵體(21a)、(21b)的周邊外界磁場(chǎng)的周邊外界磁場(chǎng)檢出部(43a)、(43b)。
文檔編號(hào)G01P15/18GK1938593SQ200580009428
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者本藏義信, 山本道治, 幸谷吉晃, 森正樹, 加古英兒, 玄番弘榮, 淺野巧, 石川尚樹 申請(qǐng)人:愛知制鋼株式會(huì)社