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公開番号2025132878
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030731
出願日2024-02-29
発明の名称衝撃センサ
出願人株式会社サトー
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類G01P 15/135 20060101AFI20250903BHJP(測定;試験)
要約【課題】積層体により形成される衝撃センサであって、小面積化が可能な衝撃センサを提供する。
【解決手段】枠部2と、枠部2に対して軸部33を介して支持された回転可動子3と、回転可動子3に配置された第1可動電極と、第1可動電極に対向する位置に配置された固定電極と、を含み、外部から衝撃を受けることで回転可動子3が枠部2に対して変位して第1可動電極が固定電極に接触することで衝撃を検知するものとし、枠部2、軸部33、及び回転可動子3が一体物であるとともに当該一体物が支持層の上に活性層1cを積層した基板1から形成された衝撃センサ300であって、一体物の回転可動子3に係る部分の一部は、基板1から支持層を除去して得られる活性層1cにより形成され、一体物の回転可動子3に係る部分の一部を除く残余の部分は支持層が残された状態で形成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
固定子と、
前記固定子に対して第１弾性体を介して支持された第１可動子と、
前記第１可動子に配置された第１可動電極と、
前記第１可動電極に対向する位置に配置された固定電極と、を含み、
外部から衝撃を受けることで前記第１可動子が前記固定子に対して変位して前記第１可動電極が前記固定電極に接触することで前記衝撃を検知するものとし、
前記固定子、前記第１弾性体、及び前記第１可動子が一体物であるとともに当該一体物が支持層の上に活性層を積層した積層体から形成された衝撃センサであって、
前記一体物の前記第１可動子に係る部分の一部は、前記積層体から前記支持層を除去して得られる前記活性層により形成され、前記一体物の前記第１可動子に係る部分の前記一部を除く残余の部分は前記支持層が残された状態で形成されている衝撃センサ。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記一体物の前記第１弾性体に係る部分は、前記積層体から前記支持層を除去して得られる前記活性層により形成されている請求項１に記載の衝撃センサ。
【請求項３】
前記第１可動子は、前記第１弾性体を回転軸として回転可能な回転可動子であり、
前記回転可動子は、前記回転可動子の重心が前記回転軸から離間するように前記第１弾性体に支持され、前記回転可動子の回転軸方向と、前記回転軸方向に交差する方向であって前記回転軸と前記重心とを結ぶ半径方向と、に垂直な方向の前記衝撃を受けることで前記回転軸を中心として回転する態様で変位可能であり、
前記第１可動電極は、前記半径方向において前記回転軸から離間した位置に配置され、
前記回転可動子の変位により前記第１可動電極と前記固定電極とが接触することで前記衝撃を検知する請求項１に記載の衝撃センサ。
【請求項４】
前記回転可動子は、
前記重心を含む第１回転可動子と、
前記第１回転可動子から前記回転軸を挟んで前記重心の反対側に延出する第２回転可動子と、を含み、
前記第１可動電極は、
前記第１回転可動子に配置された第１回転可動電極と、
前記第２回転可動子に配置された第２回転可動電極と、を含み、
前記固定電極は、
前記第１回転可動電極に対向する位置に配置された第１固定電極と、
前記第２回転可動電極に対向する位置に配置された第２固定電極と、を含み、
前記第１回転可動子が前記第１固定電極に向けて変位するときに前記第１回転可動電極は前記第１固定電極と接触するとともに前記第２回転可動電極は前記第２固定電極から離間し、
前記第２回転可動子が前記第２固定電極に向けて変位するときに前記第１回転可動電極は前記第１固定電極から離間するとともに前記第２回転可動電極は前記第２固定電極と接触する請求項３に記載の衝撃センサ。
【請求項５】
前記一体物の前記第２回転可動子に係る部分は、前記積層体から前記支持層を除去して得られる前記活性層により形成され、
前記一体物の前記第１回転可動子に係る部分は、前記支持層を包含する請求項４に記載の衝撃センサ。
【請求項６】
前記第１回転可動子と前記固定子は、前記回転軸方向に交差する方向を長手方向とする梁部により連結され、
前記梁部は、前記一体物に含まれるとともに、前記一体物の前記梁部に係る部分は、前記積層体から前記支持層を除去して得られる前記活性層により形成され、前記第１回転可動子の変位に伴って変形可能である請求項４に記載の衝撃センサ。
【請求項７】
前記固定子に第２弾性体を介して支持された第２可動子と、
前記第２可動子に配置された第２可動電極と、を更に含み、
前記第２可動子及び前記第２弾性体は、前記一体物を形成するとともに、前記一体物の前記第２可動子及び前記第２弾性体に係る部分は、前記積層体から前記支持層を除去して得られる前記活性層により形成され、
前記固定子は、前記第１弾性体、及び／又は、前記梁部を介して前記第１回転可動電極及び前記第２回転可動電極と電気的に接続する第１接続電極と、
前記第２弾性体を介して前記第２可動電極に電気的に接続し且つ前記第１接続電極と絶縁するように配置された第２接続電極と、を含み、
前記第２可動子の変位方向は、前記回転可動子の変位方向に直交する請求項６に記載の衝撃センサ。
【請求項８】
前記固定子の前記第１接続電極と前記第２接続電極の間には、前記第１接続電極と前記第２接続電極とを互いに離間させる態様で絶縁させる溝部が配置され、
前記一体物の前記溝部に係る部分は、前記積層体から前記溝部の外形に倣って前記活性層を除去することで形成される前記活性層の開口部と、前記開口部において露出する前記支持層による底面と、を有する凹部である請求項７に記載の衝撃センサ。
【請求項９】
前記第２回転可動子の前記回転軸方向の幅は、前記第１回転可動子の前記回転軸方向の幅よりも狭く、
前記第２可動子は、前記第１回転可動子に対して前記第２可動子の変位方向に交差する方向から対向し且つ前記第２回転可動子に対して前記第２可動子の変位方向から対向するように配置されている請求項７に記載の衝撃センサ。
【請求項１０】
前記梁部の前記長手方向の両端部は、前記回転軸方向から見て前記回転軸を挟むように配置されている請求項７に記載の衝撃センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃センサに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、トーションバーが錘を支持し、所定値以上の衝撃（加速度）が印加されたときに錘が回転（変位）し、錘に配置された電極と錘に対向する位置に配置された電極とが接触することで当該衝撃を検知する衝撃センサを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１６１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような衝撃センサをＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等の積層体を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）構造により小面積化することが提案されている。例えばＳＯＩ基板は、支持層（シリコン基板、絶縁層）、活性層の順に積層された積層体であるが、ＭＥＭＳ構造を構成する可動子は、当該積層体のうち支持層を除去して得られる活性層により形成される。しかし、衝撃センサを小面積化すると、可動子の質量（慣性力）を確保することが困難となり、可動子と、可動子を支持する固定子と、の慣性力による相対変位が困難となり、小面積化には限界があった。
【０００５】
そこで、本発明の一つの態様は、積層体により形成される衝撃センサであって、小面積化が可能な衝撃センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によれば、固定子と、固定子に対して第１弾性体を介して支持された第１可動子と、第１可動子に配置された第１可動電極と、第１可動電極に対向する位置に配置された固定電極と、を含み、外部から衝撃を受けることで第１可動子が固定子に対して変位して第１可動電極が固定電極に接触することで衝撃を検知するものとし、固定子、第１弾性体、及び第１可動子が一体物であるとともに当該一体物が支持層の上に活性層を積層した積層体から形成された衝撃センサであって、一体物の第１可動子に係る部分の一部は、積層体から支持層を除去して得られる活性層により形成され、一体物の第１可動子に係る部分の一部を除く残余の部分は支持層が残された状態で形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様によれば、積層体にエッチング処理を行うことにより衝撃センサを形成可能となり、衝撃センサを簡易且つ大量に製造できる。また、積層体の第１可動子の形成部分において積層体を構成する支持層を残す態様で第１可動子を形成するので、第１可動子が小面積であってもその質量（慣性力）を確保することができ、衝撃センサとしての機能を損なうことなく衝撃センサを小面積化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態の衝撃センサの斜視図である。
図２は、本実施形態に係る衝撃センサの基板の平面図である。
図３は、本実施形態に係る衝撃センサの基板の裏面図である。
図４は、本実施形態に係る衝撃センサの蓋部の平面図である。
図５は、図２乃至図４のＡ－Ａ線断面図である。
図６は、図２乃至図４のＢ－Ｂ線断面図であって衝撃センサが－Ｚ方向の衝撃を受ける前の回転可動子の状態、又は＋Ｚ方向の衝撃を受ける前の回転可動子の状態を示す図である。
図７は、図２乃至図４のＢ－Ｂ線断面図であって衝撃センサが－Ｚ方向の衝撃を受けたときの回転可動子の状態を示す図である。
図８は、図２乃至図４のＢ－Ｂ線断面図であって衝撃センサが＋Ｚ方向の衝撃を受けたときの回転可動子の状態を示す図である。
図９は、図２乃至図４のＣ－Ｃ線断面図であって衝撃センサが－Ｚ方向の衝撃を受ける前の梁部の状態、又は＋Ｚ方向の衝撃を受ける前の梁部の状態を示す図である。
図１０は、図２乃至図４のＣ－Ｃ線断面図であって衝撃センサが－Ｚ方向の衝撃を受けたときの梁部の状態を示す図である。
図１１は、図２乃至図４のＣ－Ｃ線断面図であって衝撃センサが＋Ｚ方向の衝撃を受けたときの梁部の状態を示す図である。
図１２は、図２の部分詳細図である。
図１３は、図１２に示す配置においてＸ方向から衝撃を受けた場合であって、並進可動子が第１部材（緩衝電極）に接触したときを示す図である。
図１４は、図１２に示す配置においてＸ方向から衝撃を受けた場合であって、図１３の状態から並進可動子が第１部材（緩衝電極）を更に押圧し、第１部材及び第２部材を支持する第３部材及び第４部材を変形させることで、並進可動子が第１部材（緩衝電極）とともに更に変位してストッパに接触した状態を示す。
図１５は、本実施形態に係る衝撃センサの基板の第１変形例の平面図である。
図１６は、本実施形態に係る衝撃センサの基板の第２変形例の平面図である。
図１７は、本実施形態に係る衝撃センサを包含する電子タグの概略構成図である。
図１８は、電子タグを構成するラッチ回路の一例を示す回路図である。
図１９は、電子タグの作動の流れを示すフローチャートである。
図２０は、電子タグの使用方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に記載する形態は、図面の簡単な説明により説明される図面に限定されるものではない。
【００１０】
本発明の第１の態様は、固定子と、前記固定子に対して第１弾性体を介して支持された第１可動子と、前記第１可動子に配置された第１可動電極と、前記第１可動電極に対向する位置に配置された固定電極と、を含み、外部から衝撃を受けることで前記第１可動子が前記固定子に対して変位して前記第１可動電極が前記固定電極に接触することで前記衝撃を検知するものとし、前記固定子、前記第１弾性体、及び前記第１可動子が一体物であるとともに当該一体物が支持層の上に活性層を積層した積層体から形成された衝撃センサであって、前記一体物の前記第１可動子に係る部分の一部は、前記積層体から前記支持層を除去して得られる前記活性層により形成され、前記一体物の前記第１可動子に係る部分の前記一部を除く残余の部分は前記支持層が残された状態で形成されている衝撃センサである。
（【００１１】以降は省略されています）

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