特開 2024-172218 サーボ加速度計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172218

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】サーボ加速度計

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/13 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

G01P15/13 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089783

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 茂高

(57)【要約】      （修正有）

【課題】石英ガラスと金パッドの密着力は低い。密着力を高めるために、密着層を形成することが考えられるが、密着層は酸化する可能性がある。
【解決手段】以上の課題を解決する為に本発明では、振子に生じた慣性力と、コイルボビンに巻き付けられたトルカコイルに流れる電流及びポールピースを通る磁場で生じるローレンツ力による復元力が平衡するサーボ加速度計であって、前記ポールピースに対して設けられたヨークを有し、前記振子は支持部１０ｂと一体に設けられており、前記支持部１０ｂは、金属材料の取り付けパッド４０を介して前記ヨークに固定され、前記支持部１０ｂと、前記金属材料の取り付けパッド４０と、の間に設けられた密着層５０は、前記取り付けパッド４０によって覆われていることを特徴とする加速度計を提供する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振子に生じた慣性力と、
コイルボビンに巻き付けられたトルカコイルに流れる電流及びポールピースを通る磁場で生じるローレンツ力による復元力が平衡するサーボ加速度計であって、
前記ポールピースに対して設けられたヨークを有し、
前記振子は支持部と一体に設けられており、
前記支持部は、金属材料の取り付けパッドを介して前記ヨークに固定され、
前記支持部と、前記金属材料の取り付けパッドの間に設けられた密着層は、前記取り付けパッドによって覆われていることを特徴とする加速度計。

【請求項2】

前記取り付けパッドと前記密着層の厚みの合計は、
前記密着層の底面を基準にした前記支持部の表面の凸形状の高さと、
前記取り付けパッドが接する前記ヨーク表面部分を基準にした前記ヨーク表面の凸形状の高さの和よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。

【請求項3】

前記取り付けパッドと前記ヨークが接する面が、
前記取り付けパッドの密着層の面よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。

【請求項4】

前記取り付けパッドが、金、銀、白金、パラジウムのいずれか１種類を含む金属材料であることを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。

【請求項5】

前記取り付けパッドは、前記振子の一方面側に設けられた第１の取り付けパッドと、前記振子の他方面側に設けられた第２の取り付けパッドを有し、
前記第1の取り付けパッド及び前記第２の取り付けパッドは金の金属結合層であり、
前記第1の取り付けパッドと前記第２の取り付けパッドの厚みの合計が、
前記密着層の底面を基準にした前記支持部の表面の凸形状の高さと、
前記取り付けパッドが接する前記ヨークの表面部分を基準にした前記ヨークの表面の凸形状の高さの和よりも大きく、
前記第１の取り付けパッドと前記第２の取り付けパッドが接する面が、
前記第１の取り付けパッドの密着層の面よりも小さく、
前記第２の取り付けパッドの密着層の面よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ加速度計。

【請求項6】

前記取り付けパッドが金で構成され、
前記取り付けパッドの厚みが前記ヨークの表面粗さの最大値よりも厚く、
前記取り付けパッドと前記密着層の間に金属層を有し、
前記取り付けパッドと前記密着層と前記金属層の厚みの合計は、
前記密着層の底面を基準にした前記支持部の表面の凸形状の高さと、
前記取り付けパッドが接する前記ヨーク表面部分を基準にした前記ヨーク表面の凸形状の高さの和よりも大きく、
前記取り付けパッドが、前記支持部の表面に設けられた前記密着層と前記金属層を覆い、
前記取り付けパッドは前記ヨークと接しており、
前記支持部は前記取り付けパッドを介して前記ヨークに固定されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のサーボ加速度計。

【請求項7】

前記振子が石英ガラスであり、前記ヨークがインバー合金である、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のサーボ加速度計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

振子を用いた力平衡サーボ加速度計に関するものである。

【背景技術】

【0002】

力平衡サーボ加速度計は、磁気回路の上側ステータと下側ステータとの間に金属膜を形成した振子を備えている。加速度で生じた振子の変位を検出し、電圧に変換・増幅してコイルに印加する。コイルに生じるローレンツ力（復元力）により，振子の変位をゼロに制御する。このときの復元力は、慣性力となるので、加速度をコイル電流から検知可能に構成されている。

【0003】

特許文献１の振子とヨークにおいて、振子の表面に形成された金パッドを介して、振子はヨーク表面に固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表昭６１－５０２４１６号公報

【特許文献2】特許４２５７４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では振子の材料には石英ガラスを用いているが、特許文献２にあるように石英ガラスと金の密着力は低い。密着力を高めるために、密着層を形成することが考えられるが、密着層は酸化する可能性がある。

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は振子と金パッドの固定部では中間に金パッドで覆った密着層を形成する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上の課題を解決する為に本発明では、振子に生じた慣性力と、コイルボビンに巻き付けられたトルカコイルに流れる電流及びポールピースを通る磁場で生じるローレンツ力による復元力が平衡するサーボ加速度計であって、前記ポールピースに対して設けられたヨークを有し、前記振子は支持部と一体に設けられており、前記支持部は、金属材料の取り付けパッドを介して前記ヨークに固定され、前記支持部と、前記金属材料の取り付けパッドの間に設けられた密着層は、前記取り付けパッドによって覆われていることを特徴とする加速度計を提供する。

【発明の効果】

【0008】

上述のような構成で、密着層の酸化を防止することで石英ガラスと金パッドの密着力が高いサーボ加速度計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】サーボ加速度計の分解斜視図

【図2】サーボ加速度計の断面図

【図3】サーボ加速度計の振子の平面図

【図4】理想的な振子の断面模式図

【図5】変形した支持部を持つ振子の断面模式図

【図6】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドの断面図

【図7】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドと密着層を示した断面図

【図8】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドの断面図

【図9】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドの工程図

【図10】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドの断面図

【図11】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドの断面図

【図12】本発明の一実施形態に係る取り付けパッドの断面図の拡大図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態について説明する。

【0011】

図１は、サーボ加速度計の分解斜視図である。図２は、サーボ加速度計の断面図である。図に示す様にサーボ加速度計は円板や円筒形状の部品を重ねた装置である。これら部品群の中心軸は一致しており、その軸と平行な軸をＺ軸と定義する。Ｚ軸に直交する軸がＸ軸、Ｙ軸であり、それぞれの軸同士も直交する。それぞれの軸方向は図に示す通りである。図３はサーボ加速度計に用いられる振子１０の斜視図である。図３(a)はＺ軸マイナス方向から見た振子の平面を示す。同様に図３(a)はＺ軸プラス方向の振子の平面を示す。

【0012】

図３において、舌片形状の振子の錘部１０ａは、円筒状の枠体である支持部１０ｂの枠内に位置する。錘部１０ａは、ヒンジ１０ｃを介して円筒状の枠体である支持部１０ｂに連結されて支持される。支持部１０ｂ、錘部１０ａに対して薄肉のヒンジ１０ｃが弾性変形し、入力加速度により加速度検知軸３０方向に変位する。取り付けパッド４０～４５は金属材料であり、支持部１０ｂ表面に備えられている。その形状と位置は、支持部１０ｂの厚み中心で面対称である。

【0013】

振子１０は、一対のヨーク１３,１４に挟みこまれている。振子１０は取り付けパッド４０～４５を介してヨーク１３、１４に固定される。固定には、取り付けパッドとヨークの静止摩擦力を利用する方法や、取り付けパッドとヨークの接触面における金属結合や拡散結合を利用する方法が挙げられる。

【0014】

ヨーク１３,１４の一端側は、円形状のヨーク１５、１６によって閉塞され、他の一端側である開放端面側が支持部１０ｂに接している。ヨーク１３と１４の外周にはシールバンド２０が接着剤により固定される。ヨーク１３，１４の内部には、それぞれポールピース１７、１８、及び円柱状の永久磁石１９、２０が収容されている。

【0015】

永久磁石１９、２０には、板厚方向に着磁されたネオジム、サマリウムコバルト磁石が用いられ、ヨーク１３、１４、１５、１６、１７、１８は、例えば軟磁性材料によって形成される。永久磁石１９、２０とヨーク１５、１６、永久磁石１７、１８とポールピース１７、１８は、それぞれ接着材により固定され、ヨーク１３、１４とヨーク１５，１６はレーザ溶着によって接合固定される。

【0016】

ヨーク１３，１４の開放端内周面とポールピース１７、１８の外周面との間に環状の磁気空隙がそれぞれ形成される。これら磁気空隙内にそれぞれ位置するようにトルカコイル１１が巻回されたコイルボビン１２が、錘部１０ａの両板面にそれぞれ取り付けられる。このような構成を有するサーボ型加速度計においては、錘部１０ａの上面及び下面は、金膜の静電容量電極が形成されて２つのコンデンサ板として機能する。静電容量電極１０ｄに対向して形成されたヨーク１３、１４の電極面１３ｅ，１４ｅは共通電位とされ、錘部１０ａの両板面の静電容量電極１０ｄの検出信号は、ヒンジ１０ｃと支持部１０ｂの表面に形成された配線１０ｅと、それに接続されている金ワイヤ等の導線２２、および端子２３を介して、図示しないサーボアンプにより差動増幅される。そして、一対のトルカコイル１１に静電容量差に基づいた電流が、別の端子と配線１０ｅを経由して流れる。

【0017】

振子１０の平面に垂直となる方向（加速度検知軸３０）に加速度が印加されると、加速度を受けた錘部１０ａは変位するが、トルカ電流と磁気空隙内の磁界で生じるローレンツ力により変位は中立点へ戻り、加速度で生じる力とローレンツ力は平衡する。この時、トルカ電流の大きさは、加速度検知軸に沿った加速度の大きさに直接的に対応するため、加速度を検知することが出来る。

【0018】

図４は、本発明における理想的な振子の変位を模式図として示す。図４（ａ）は図３に示すＡＡ線で振子とヨークを切断し、振子１０と電極面１３e、１４e（ヨーク１３、１４）の位置関係を断面模式図として示す。ＡＡ線は、振子の中心とＹＺ平面と平行な面を通る。同様に、図４（ｂ）はＢＢ線で切断した断面模式図であり、ＢＢ線はＸＺ面と平行な面を通る。支持部１０ｂは、Ｙ軸方向には取り付けパッド４２、４５を介してヨーク１３、１４に固定されている。ヨーク１３、１４が振子へ与える力１３ａ、１４ａは取り付けパッド表面に対して垂直方向であり、それぞれ等しい。同様に、Ｘ軸方向では支持部１０ｂは取り付けパッド４０と４３、取り付けパッド４１と４２でヨーク１３、１４に固定される。振子１０が慣性力を受けると、ヒンジ１０ｃの中心を回転中心軸として錘部１０ａはヨーク側へ傾く。振子１０が慣性力を受けない場合には各電極は平行であり、電極間の距離は等しい（振子１０はヨーク１３、１４の中間に位置する）。振子１０の厚み中心面３１（ＸＹ面に平行な面）と、振子１０の平面の中心面３２（ＹＺ平面に平行な面）に対して、振子とヨークの形状は面対称である。

【0019】

加速度計に温度変化が生じると、熱膨張や熱収縮により振子の寸法は変化する。また、ヨークに固定された振子は温度変化によりヨークから応力を受けて変形する。なぜなら、ヨークと振子の材料が異なる（温度変化による寸法変化値が異なる）ため、ヨークとの寸法変化の差が振子にひずみを与えるからである。温度変化により生じる応力は、ヨークと振子の固定部である取り付けパッドと密着層にも生じる。ヨークと取り付けパッドの位置がずれることや、取り付けパッドと支持部が剥離することで、加速度計を故障させる可能性がある。これを軽減するには、低い線膨張係数を持つ材料を使用する必要がある。本発明では、前記振子が石英ガラスであり、前記ヨークがインバー合金で構成されていることを特徴とする。石英ガラスとインバー合金の線膨張係数は、１０^－６/Ｋのオーダーであり、一般の商用金属材料と比較して１／１０以下である。

【0020】

支持部１０ｂや密着層５０、取り付けパッド４０～４５、ヨーク１３、１４の表面は、加工のばらつきによる寸法誤差や、加工ひずみの影響、組立で生じるひずみなどによって、その表面に様々な凹凸形状が発生する。支持部１０ｂとヨーク１３、１４の固定部分や対向面同士では、これらの凹凸形状同士が接触する場合があるため、支持部は様々な方向と大きさの応力をヨークから受けてしまう。更に、振子とヨークは膨張率が異なるので、温度変化による寸法変化でも振子は応力を受ける。これらの応力のつり合いにより支持部１０ｂは理想状態から変形し、支持部１０ｂに固定されているヒンジ１０ｃと錘部１０ａは、支持部１０ｂの変形に応じてヨーク１３、１４に対して傾きが生じてしまう。振子の変位は電極間の静電容量により検出するので、この傾きは加速度を受けて生じる変位と合成されて静電容量として検出される。すなわち、支持部１０ｂの変形は出力信号の誤差の原因となる。

【0021】

図５は振子１０の変形の一例を図４と同様に断面模式図として示す。支持部の変形は、取り付けパッド４２、４５部分がＺ軸マイナス方向に、取り付けパッド４１、４４部分がＺ軸プラス方向に、取り付けパッド４０、４３部分がＺ軸マイナス方向に変形したとする。また、これらの変形寸法量は全て異なるとする。これら支持部１０ｂの変形により、支持部１０ｂに固定されたヒンジ１０ｃと錘部１０ａもヨーク１３、１４に対して位置がずれる。取り付けパッド４２、４５部分がＺ軸マイナス方向にずれると、取り付けパッド４０、４１、４３、４４が支点となって、錘部１０ａとヒンジ１０ｃが接続されている部分の支持部１０ｂは、逆向きとなるＺ軸プラス側にずれる。取り付けパッド４０、４１、４３、４４部分の変形は、これらの位置関係に従って、錘部１０ａとヒンジ１０ｃが接続されている部分の支持部１０ｂを傾かせる。このように、電極面１０ｄとヨークの電極面１３ｅ、１４ｅの位置関係は、理想的な振子の厚み中心面３２と振子の平面中心面３３に対して非対称になる。ヨーク１３、１４に対する錘部１０ａの傾きが大きくなると、錘部１０ａはヨークに挟まって動くことができなくなり、加速度計に動作不良が生じる。

【0022】

慣性力を受けて錘部１０ａが動くと、振子の電極１０ｄとヨークの電極１３e、１４ｅの隙間における粘性空気の流動及び圧縮により、振子の電極面１０ｄに対して抵抗力が発生する。この抵抗力は各電極の位置関係と振子の動きによって決定される。振子の厚み中心面３２と振子の平面中心面３３に対して、振子とヨークの形状が非対称になると、変位に対する抵抗力の重心位置、すなわち抵抗力の合力の有効中心が、本来は錘部１０ａの中心付近にある正常な位置からずれてしまう。トルカコイル１１が巻きつけられ、正常な重心位置にあるトルカボビン１２により生じた復元力は、接続された錘部１０ａにモーメントを与えて、変位した錘部１０ａは中立点に戻る。しかし、抵抗力と復元力の重心位置にズレが発生すると、錘部１０ａには不要な回転モーメントが発生する。これと平衡するために連続的な復元力を錘部１０ａに与えることになるので、不要な回転モーメントは出力信号の誤差となる。図５（ｂ）に示す錘部１０ａの状態では、振子の電極１０ｄとヨークの電極の間隔１３e、１４ｅにＸ軸Ｚ軸方向（図中の上下左右）で偏りが生じている。加えて、振子の変位方向３３は振子の平面の中心面３２から傾く。このため、錘部が変位すると抵抗力の偏差によるＹ軸周りの回転モーメントを受ける。ヨークに対する支持部１０ｂの固定により、支持部１０ｂは様々な方向と大きさの応力を受けるため、実際の支持部の変形は前述の事例から更に複雑化し、生じる誤差の予測や補正処理が困難になる。このため、高精度の加速度計には、支持部に与える応力の偏りを可能な限り軽減する事が必要である。

【0023】

＜実施例１＞
図６は支持部１０ｂと取り付けパッド４０、４３、密着層５０、ヨーク１３、１４の断面図を示す。それぞれの形状と位置関係は振子の厚み中心面３１で面対称である。支持部１０ｂの表面に設けられた取り付けパッド４０、４３が支持部１０ｂの表面に設けられた密着層５０を覆う。これにより、密着層５０の酸化を防止することで石英ガラスと取り付けパッドの密着力が高いサーボ加速度計を提供することができる。

【0024】

図７は図５に示す取り付けパッド４０と密着層５０の断面図と構成部分を示す。加速度計の外部から衝撃が加えられると、取り付けパッド４０とヨーク１４の接する面４０ａの面積は小さいため、高いせん断応力が発生し易い。それに近接する密着層５０の領域も同様である。密着層５０と支持部１０ｂが接する面５０ａが、取り付けパッド４０とヨーク１４の接する面４０ａよりも広いと、高いせん断応力が生じる領域を強度が高い密着層の領域に収めることが出来る。すなわち、取り付けパッドとヨークの界面の剥離を防げる。本発明は、前記取り付けパッドと前記ヨークが接する面が、前記取り付けパッドの密着層の面よりも小さい、ことを特徴とする。酸化し易い密着層の端部は、取り付けパッドの端部４０ｂにより覆うことで保護する。この構成にすることで、取り付けパッド４０は、支持部１０ｂに対する良好な密着力とヨーク１４に対する固定力を得られる。

【0025】

振子１０とヨーク１３の固定では、取り付けパッドとヨークは接触している必要がある。また、高い固定力を得るため、その接触面積は大きい事が好ましい。図８に示す様な振子１０またはヨークの突起が存在すると、パッドは接触することが出来ない。本発明は、前記取り付けパッドと前記密着層の厚みの合計は、前記密着層の底面を基準にした前記支持部の表面の凸形状の高さと、前記取り付けパッドが接する前記ヨーク表面部分を基準にした前記ヨーク表面の凸形状の高さの和よりも大きい、ことを特徴とする。

【0026】

取り付けパッド４０～４５や密着層５０、静電容量電極１０ｄ、配線１０ｅは、薄膜構造体として、成膜と構造体形状の加工により製作することができる。成膜方法は、物理蒸着法や化学蒸着法、電気めっき法、化学めっき法が挙げられる。構造体形状の加工では、成膜工程で意図した部分だけに薄膜を形成する方法、すなわち選択的成膜法を行う場合と、成膜した後に意図した部分を除去する方法、選択的除去法が挙げられる。選択的成膜法では、開口部を持つメタルマスクやフォトレジストパターン、マスキングテープ等（以下、マスク部品）を振子１０表面に予め形成・固定する事で、開口部に露出した振子１０表面だけに薄膜構造体を成膜する。選択的除去法では、成膜した薄膜の表面にマスク部品を形成・固定することで、薄膜構造体として残す部分を保護する。次に、保護していない導電性薄膜の部分を物理的エネルギーや、エッチング液等で除去する。マスク部品を除去すると薄膜構造体は形成される。

【0027】

図９は密着層が取り付けパッドに覆われた構造の作製方法の一例を示す。フォトリソグラフィ技術により、所望の開口と逆テーパ形状となるフォトレジストパターン６０を支持部１０ｂの表面に形成する。次に開口部の底面に露出した支持部１０ｂの表面へ、物理蒸着法を用いて密着層５０を形成する。図９(ａ)に示す様に、物理蒸着法では、高いエネルギーをもった材料原子を母材表面へ入射させて堆積させる。一般的に、材料原子の入射角度は支持部１０ｂに対して垂直方向であるが、加工条件によってばらつきを持つ。そのため、材料原子は支持部１０ｂに対して様々な角度で入射する。フォトレジストパターン６０近くの支持部１０ｂ表面では、原子の入射はフォトレジストパターン６０に遮られるため、堆積の頻度は低下する。このため、フォトレジストパターン６０近くの密着層５０の厚みは低下する。一方で、フォトレジストパターン６０から遠い開口部中心の底面（支持部１０ｂの表面）では、材料原子の入射角度は限定されないため、その周辺における堆積頻度は一定となり、密着層の厚みは均一となる。支持部１０ｂからフォトレジストパターン６０を除去すると密着層５０は完成する。次に、前述のレジストパターン６０に比べて開口部が若干小さいフォトレジストパターン６０を再び形成する。開口部を小さくすることで、取り付けパッド４０の厚みが均一となる面（取り付けパッドとヨークが接する面４０ａ）は、密着層５０と支持部１０ｂが接する面５０ａよりも小さくすることができる。次に、図９(ｂ)に示すように、物理蒸着法を用いて取り付けパッド４０となる材料原子を堆積する。密着層５０の端部を覆うように、取り付けパッド４０の厚みは密着層５０よりも十分に厚くする。再びレジストパターン６０を除去すると、取り付けパッド４０は完成する。この様に、各原子の入射角度やレジストパターン形状、密着層５０や取り付けパッド４０の厚みを調整すれば、所望の取り付けパッドや密着層の形状を得ることができる。

【0028】

取り付けパッドとヨークの固定では、取り付けパッドとヨークは圧力を受けて、取り付けパッドの表面では塑性変形が生じる。このとき、取り付けパッドは各部品の表面に存在する凸凹の隙間を埋めて接触面積を増加させ、固定力を増加させる。取り付けパッドに高い展延性を持つ材料を選択すると、固定で必要となる圧力は低下するので、支持部１０ｂの変形は少なくなり、出力信号の誤差も少なくなる。加えて、加速度計の耐環境性を得るために、取り付けパッドの材料には高い化学的安定も必要である。本発明は、前記取り付けパッドが、金、銀、白金、パラジウムのいずれか１種類を含む金属材料であることを特徴とする。これらは貴金属材料であり、一般的な合金と比較すると展延性と化学的安定性が高い。このうち、金は最も展延性が高く、良好な化学的安定性を持つため、取り付けパッドの材料として最適である。

【0029】

本発明は、前記密着層がクロム、チタンで構成されていることを特徴とする。先に述べた成膜方法により作製されるチタンやクロムの密着層は、振子材料である石英ガラスの界面に、化学に安定で高強度の混合層を形成することができる。例えばチタンの場合、石英ガラスの酸素原子や珪素原子と結合して、界面に非晶質Ｓｉ－Ｔｉ混合層や非晶質Ｓｉ－Ｏ－Ｔｉ混合層を形成する。これらは準安定状態で高強度のため、チタンと石英ガラスは強い密着力を得ることができる。取り付けパッドの金属材料、金や銀、白金、パラジウムについても、チタンとクロムは良好な混合層を生成することが可能である。

【0030】

振子１０とヨーク１３、１４の固定では、ヨーク１３、１４で支持部１０ｂを挟み込み押さえ込む（荷重をかける）ことで、取り付けパッド４０～４５とヨーク１３、１４の接触面で生じた静止摩擦力を利用する。もしくは、より強い圧力や熱を加えて、取り付けパッドとヨークの接触する界面で生じる金属結合や拡散を利用する。また、プラズマ洗浄による接触面の活性化により結合を促進しても良い。金属結合層や拡散層により、取り付けパッドとヨークは接合されるため、静止摩擦力を利用する方法とは異なり、固定力を得るために振子へ常時荷重をかける必要はない。ただし接合で生じる支持部１０ｂの変形を小さくするため、支持部１０ｂへ加える圧力は均一にし、熱量は小さくすることが好ましい。

【0031】

＜実施例２＞
実施例１における静止摩擦力を利用した支持部１０ｂとヨーク１３、１４の固定では、固定力を向上させるために垂直抗力（ヨークにより押さえつける力）を増加させる必要がある。つまり、支持部１０ｂが受ける力が増加するため、意図しない振子１０の変形も増加する可能性がある。加速度計では、錘部１０ａの動きから加速度を検出するため、意図しない変形はセンサ精度の低下をまねく。金属結合や拡散を用いた固定（接合）では、金属結合や拡散が生じにくいため、高い接合力を得るためには高い加工エネルギーを必要とする。実施例１では、ヨーク１３、１４の表面にインバー合金（Ｆｅ－36％Ｎｉ）の酸化被膜が存在するため、ヨーク１３、１４の表面は化学的に安定している。接合をおこなうためには、振子１０とヨーク１３、１４を強い力で挟み込み、ヨーク表面の酸化被膜を破壊して内部の新生面と、取り付けパッド４０～４５表面を密着させて化学反応を発生させる必要がある。金属結合を発生させる場合、異種原子間の結合力は、結晶構造の差異等により同種金属間の結合力よりも弱く、また必ずしも接触のみで強い結合を得るとは限らない。拡散を発生させる場合、取り付けパッド表面の金属材料とヨーク（インバー合金）の界面で生じた金属間化合物を形成させるためには、熱エネルギーを加える必要がある。これは熱ひずみとして支持部１０ｂに残留し、支持部１０ｂを変形させ加速度計のセンサ精度を低下させる原因となる。

【0032】

本実施例における支持部１０ｂとヨーク１４の固定方法を図１０に示す。実施例１と異なり、取り付けパッド４０と密着層５０は、支持部１０ｂとヨーク１４の両方に存在する。それぞれの取り付けパッドの材料には金を用いる。金は酸化被膜を持たないため、表面に付着した異物を取り除くだけで活性化する。そのため、活性化した金同士の接触で容易に金属結合が生じる。また実施例１に比べて接触面は金同士になるため、少ない圧力で取り付けパッドは変形し、接触面の凹凸を埋めて接触面積は拡大する。取り付けパッドの表面とヨーク表面の表面粗さは小さいほど良い。表面荒さが小さいほど接触面積（金属結合が生じる面積）は増加し、支持部１０ｂとヨーク１４の接合強度の向上に寄与する。このような構成にすることで、加圧や熱で金属結合や拡散が生じ易く、より高い固定力を得やすい。すなわち本実施例は、前記取り付けパッドは、前記振子の一方面側に設けられた第１の取り付けパッドと、前記振子の他方面側に設けられた第２の取り付けパッドを有し、前記第1の取り付けパッド及び前記第２の取り付けパッドは金の金属結合層であり、前記第1の取り付けパッドと前記第２の取り付けパッドの厚みの合計が、前記密着層の底面を基準にした前記支持部の表面の凸形状の高さと、前記取り付けパッドが接する前記ヨークの表面部分を基準にした前記ヨークの表面の凸形状の高さの和よりも大きく、前記第１の取り付けパッドと前記第２の取り付けパッドが接する面が、前記第１の取り付けパッドの密着層の面よりも小さく、前記第２の取り付けパッドの密着層の面よりも小さい、事を特徴とする。

【0033】

取り付けパッド４０の製作方法を説明する。取り付けパッド４０の成膜方法は実施例１に示す通りである。一般的な成膜による薄膜構造体（取り付けパッド）の作製では、薄膜構造体の表面形状は下地の表面形状を基本的に転写する。ただし、堆積した材料の結晶粒界の粗密や異物の混入で、薄膜構造体の表面粗さは下地の表面粗さから粗くなる可能性がある。このため、表面粗さが小さい取り付けパッドを得るためには、下地となるヨークの表面粗さを小さくする必要があり、異物が混入しない清浄な環境と結晶粒界を制御した最適な条件で成膜する必要がある。もしくは、成膜後に表面を高精度に研磨加工するか、ガスクラスターイオンビームなどで表面の凸部を選択的に除去して平滑化することでも代替することは可能である。

【0034】

支持部１０ｂとヨーク１４の固定方法を説明する。まず、プラズマ洗浄により取り付けパッド４０の表面を活性化した後に、２つの取り付けパッド４０を貼り合わせる。１００ＭＰa程度の圧力を常温下でかけて、取り付けパッドの界面に金属結合を発生させる。金の耐力は９０ＭＰa程度のため、１００ＭＰａの圧力が生じると金に塑性変形が生じる。２つの取り付けパッドの接触面では、塑性変形により凹凸形状が潰れあい接触面同士は密着する。取り付けパッド表面ごとの金原子間の距離が縮まることで引力が作用し、両原子間の引力と斥力はつり合い、安定的に存在する事ができる。そして、両原子間で電子が共有（２つの原子の電子軌道が重なり、新しい電子軌道を形成）されて金属接合は完了する。これにより、２つの取り付けパッド４０の界面の強度はせん断応力１５～２０ＭＰaを得られる。常温で固定するため、振子に熱ひずみは残留しない。固定のための垂直抗力も不要となる。このため、固定で生じる支持部１０ｂの変形を抑制し、センサ精度の低下を防ぐことが可能である。なお、実施例１の構成で同様の固定を行うと、１ＭＰａ未満のせん断応力しか得ることが出来ない。

【0035】

＜実施例３＞
実施例１では、図８に示す様にヨーク表面の凸形状と支持部表面の凸形状よりも、取り付けパッド４０の厚みは厚くする必要がある。しかしながら、取り付けパッド４０の材料に最適な金は高価であり、厚みが増すと加速度計の製造コストは増す。本実施例は、金の使用量が少ないために、安価で製造することが出来る加速度計を提供する。図１１に本実施の取り付けパッドの断面図を示す。図１２には、図１１に示す取り付けパッドの表面とヨーク表面を拡大した模式図を示す。図１１に示す様に、本実施の取り付けパッド４０は金の代替となる金属層６１により必要となる厚み（高さ）を確保する。金属層６１には安価で高い展延性をもつ金属材料が適している。例えばアルミや銅が挙げられるが、金と比較すると酸化し易い。そのため、酸化による劣化部分を起点にして金属層の剥離が生じ易い。または劣化部分が金属層から脱離して、加速度計内部の異物となり、誤動作の原因となる場合もある。この問題に対して、本実施例の金の取り付けパッドは、金属層と密着層を覆うことで、金パッドの界面剥離や加速度計の誤動作を防止することができる。

【0036】

製造コストの低減のために、金の厚みは薄いことが求められる。しかし、図１２に示すように取り付けパッド４０が薄すぎると、ヨーク１４表面にある微小な突起形状が取り付けパッド４０へと突き刺さり、金属層６１まで達して取り付けパッド４０を破ってしまう。支持部１０ｂとヨーク１４の固定で生じる圧力により、取り付けパッド４０の変形は破断を起点としても生じるため、破断部分から取り付けパッド４０は剥離してしまう。これを防ぐためには、ヨーク１４表面の微細な突起よりも取り付けパッド４０の厚みを厚くする必要がある。すなわち、前記取り付けパッドが金で構成され、前記取り付けパッドの厚みが前記ヨークの表面粗さの最大値（ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義される線粗さの最大高さＲｙ）よりも厚く、前記取り付けパッドと前記密着層の間に金属層を有し、前記取り付けパッドと前記密着層と前記金属層の厚みの合計は、前記密着層の底面を基準にした前記支持部の表面の凸形状の高さと、前記取り付けパッドが接する前記ヨーク表面部分を基準にした前記ヨーク表面の凸形状の高さの和よりも大きく、前記取り付けパッドが、前記支持部の表面に設けられた前記密着層と前記金属層を覆い、前記取り付けパッドは前記ヨークと接しており、前記支持部は前記取り付けパッドを介して前記ヨークに固定されている、ことを特徴とする。

【0037】

本実施における取り付けパッド４０と金属層６１、密着層５０の製作方法は実施例１と同様である。

【符号の説明】

【0038】

１０ 振子
１０ａ 錘部
１０ｂ 支持部
１０ｃ ヒンジ
１０ｄ 静電容量電極
１０ｅ ヒンジ上面に形成される配線
３０ 加速度検知軸
３１ 理想的な振子の厚み中心面
３２ 理想的な振子の平面の中心面
３３ 振子の変位方向
４０ 支持部のＸ軸プラス側に設置され表面がＺ軸マイナスに向いている取り付けパッド
４０a 取り付けパッドとヨークの接する面
４０ｂ 取り付けパッドの端部
４０ｃ 取り付けパッドとなる原子
４１ 支持部のＸ軸マイナス側に設置され表面がＺ軸マイナスに向いている取り付けパッド
４２ 支持部のＸ軸中心かつＹ軸マイナス側に設置され表面がＺ軸マイナスに向いている取り付けパッド
４３ 支持部のＸ軸プラス側に設置され表面がＺ軸プラスに向いている取り付けパッド
４４ 支持部のＸ軸マイナス側に設置され表面がＺ軸プラスに向いている取り付けパッド
４５ 支持部のＸ軸中心かつＹ軸マイナス側に設置され表面がＺ軸プラスに向いている取り付けパッド
５０ 密着層
５０a 密着層とヨークが接する面
５０ｂ 密着層となる原子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】