專利名稱：靜電電容式傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電電容式傳感器，尤其涉及適合于利用靜電容量來檢測雙軸旋轉(zhuǎn)中的位移量的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
利用靜電電容變化的靜電電容式傳感器，例如檢測傾斜的傾斜傳感器是已知的。
該傾斜傳感器具有面對面布置的一對電極，一邊的電極設(shè)置在固定基板上，另一邊的電極設(shè)置在撓性基板上。并且，在撓性基板上安裝平衡錘，當(dāng)傳感器傾斜時，該平衡錘使撓性基板變形，使上述電極間的靜電電容發(fā)生變化。并且通過檢測該電容變化而檢測出傾斜。
但是，利用撓性基板彈性變形的上述結(jié)構(gòu)，撓性基板的搖動量小，不能使靜電電容大幅度變化。因此傳感器的靈敏度低，用途有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述問題而提出的，其目的在于提供一種能增大電容變化的靜電電容式傳感器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的靜電電容式傳感器，其特征在于具有支承部，中間部，它由支承部進(jìn)行支承，能圍繞第1軸擺動；活動部，它由中間部進(jìn)行支承，能圍繞與上述第1軸相垂直的第2軸中進(jìn)行擺動；平衡錘，它設(shè)置在上述活動部上；活動電極，它形成在上述活動部上；以及基板，其上形成了與上述活動電極相對置的固定電極；上述活動電極和上述固定電極中的至少一方設(shè)置了多個，根據(jù)上述活動部的動作，來改變上述活動電極和上述固定電極之間的靜電電容。
若采用該結(jié)構(gòu)，則活動部能依靠支承部和中間部獨立地圍繞第1軸和第2軸進(jìn)行擺動。因此，能使活動部容易擺動，能使擺動時的固定電極和活動電極的位移距離增大，能以良好的靈敏度來檢測雙軸的傾斜等。
最好利用沿上述第1軸設(shè)置的一對第1連結(jié)部來連結(jié)上述支承部和上述中間部；利用沿上述第2軸設(shè)置的一對第2連結(jié)部來連結(jié)上述中間部和上述活動部；利用具有撓性的板材來使上述支承部、上述中間部、上述活動部、上述第1連結(jié)部和上述第2連結(jié)部形成一個整體。
若采用該結(jié)構(gòu)，則例如僅在單一的板材上設(shè)置切口，即可制造出中間部、活動部、第1連結(jié)部、第2連結(jié)部，所以，容易制造，而且能提高制造精度。
并且，也可以利用除上述第1連結(jié)部外的位置上所設(shè)置的第1切縫來對上述支承部和上述中間部進(jìn)行分離，在上述第1切縫的端部上形成向上述支承部側(cè)突出的下挖部。若采用該結(jié)構(gòu)，則由于向切縫端部向支承部側(cè)下挖而使第1連結(jié)部的長度增加，所以，中間部更容易在第1軸系中擺動，即使在由于不必要的外力而施加了大的扭轉(zhuǎn)變形的情況下，也很難產(chǎn)生塑性變形。尤其，僅在支承部側(cè)設(shè)置該下挖部，在中間部不產(chǎn)生局部變細(xì)的部位的情況下，扭轉(zhuǎn)變形分散在整個中間部上，能防止局部應(yīng)力集中，中間部塑性變形現(xiàn)象。
再者，也可以利用上述第2連結(jié)部除外的位置上設(shè)置的第2切縫，來對上述中間部和上述活動部進(jìn)行分離，在上述第2切縫的端部上形成向上述活動部側(cè)突出的下挖部。若采用該結(jié)構(gòu)，則由于切縫端部向活動部側(cè)下挖而使第2連結(jié)部的長度增加，所以，活動部更容易擺動，即使在由于不需要的外力而施加了大的扭轉(zhuǎn)變形的情況下，也不易產(chǎn)生塑性變形。尤其，僅在活動部側(cè)設(shè)置該下挖部而在中間部不產(chǎn)生局部變細(xì)的部位的情況下，扭轉(zhuǎn)變形在整個中間部上被分散，能防止局部應(yīng)力集中，中間部產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。
并且，也可以利用導(dǎo)電器材來構(gòu)成上述活動部，使上述活動部具有上述活動電極的功能。若采用該結(jié)構(gòu)，則不需要另外形成活動電極，所以能減少制造工序，降低制造成本。
也可以在上述平衡錘和上述活動部的接合部的周圍近旁設(shè)置多個穿通孔。若采用該結(jié)構(gòu)，則在利用鉚接或熔焊方法來安裝平衡錘的情況下，能使接合時產(chǎn)生的板材應(yīng)力消失在接合部的周圍近旁所布置的多個穿通孔內(nèi)，緩解板材的變形。
也可以進(jìn)一步設(shè)置間隙保持裝置，以便保持上述固定電極和活動電極之間的間隙。若采用該結(jié)構(gòu)，則能使電極間的間隔保持一定，提高檢測精度。
而且，也可以將上述間隙保持裝置作為支承凸起，以便支承上述活動部使其能在上述基板上擺動。若采用該結(jié)構(gòu)，則活動部不會在基板側(cè)撓曲，所以，當(dāng)運算傳感器的傾斜等時，不需要考慮平衡錘的重量造成活動部的垂直方向的位移，能簡化計算。并且，也可以把上述間隙保持裝置構(gòu)成為一種為對上述固定電極的周圍進(jìn)行包圍而設(shè)置的板材。
并且，也可以利用導(dǎo)電部件來構(gòu)成上述間隙保持裝置，通過上述間隙保持裝置而向上述活動電極上供應(yīng)電信號。若采用該結(jié)構(gòu)，則不需要另外設(shè)置為供給電信號所需的布線，所以，能排除該布線所產(chǎn)生的寄生電容的影響，提高檢測精度。
也可以利用被接地的導(dǎo)電性罩，至少來覆蓋上述平衡錘、上述活動部和上述固定電極。這樣，能排出外部噪聲等的影響。
這時，希望把上述罩的形狀制成為與上述活動電極的面相垂直，相對于通過該中心的軸來說大致為軸對稱。若采用該結(jié)構(gòu)，則靜電電容不會產(chǎn)生多余的初始偏差，能提高檢測精度。
也可以在上述罩和上述基板之間設(shè)置墊圈。若采用該結(jié)構(gòu)，則能防止異物，焊劑和水分等侵入到罩內(nèi)部。


圖1是表示涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的整體結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。
圖2是表示涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的整體的結(jié)構(gòu)的概要斷面圖。
圖3是表示涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的支承板結(jié)構(gòu)的放大平面圖。
圖4是表示涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的基板結(jié)構(gòu)的平面斷面圖(板材11的平面圖)。
圖5是說明涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的基板結(jié)構(gòu)的平面斷面圖(板材12的平面圖)。
圖6是說明涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的基板結(jié)構(gòu)的平面斷面圖(板材13的平面圖)。
圖7是說明涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的基板結(jié)構(gòu)的平面斷面圖(板材13的背面圖)。
圖8是說明涉及本發(fā)明第1實施方式的靜電電容式傳感器的基板結(jié)構(gòu)的平面斷面圖(板材14的背面圖)。
圖9是表示涉及第2實施方式的靜電電容式傳感器的整體結(jié)構(gòu)的概要斷面圖，是與圖2相對應(yīng)的圖。
圖10是表示涉及第3實施方式的靜電電容式傳感器的整體結(jié)構(gòu)的概要斷面圖，是與圖2相對應(yīng)的圖。
圖11是表示涉及第4實施方式的靜電電容式傳感器的整體結(jié)構(gòu)的概要斷面圖，是與圖2相對應(yīng)的圖。
圖12是表示本發(fā)明的靜電電容式傳感器的其他電極形狀的平面圖。
圖13是表示本發(fā)明的靜電電容式傳感器的另一其他電極形狀的平面圖。
圖14是表示本發(fā)明的靜電電容式傳感器的其他支承板形狀的平面圖。
圖15是表示本發(fā)明的靜電電容式傳感器的另一其他支承板形狀的平面圖。
圖16A是表示本發(fā)明的靜電電容式傳感器的其他平衡錘的結(jié)構(gòu)例的斷面圖。
圖16B是表示本發(fā)明的靜電電容式傳感器的另一其他平衡錘的結(jié)構(gòu)例的斷面圖。
具體實施例方式
以下根據(jù)圖1～圖8，詳細(xì)說明涉及本發(fā)明的靜電電容式傳感器。
圖1是本實施方式的傳感器的分解斜視圖。圖2是本實施方式的傳感器的整體結(jié)構(gòu)概要斷面圖。圖3是構(gòu)成其主要部分的支承板的放大圖。圖4～圖8均為表示其基板結(jié)構(gòu)的圖。
而且，在以下各附圖中，為便于識別附圖，對各結(jié)構(gòu)要素的厚度和尺寸的比率等適當(dāng)給予差異。
本發(fā)明實施方式的靜電電容式傳感器，如圖2所示，在基板1的上面11S側(cè)具有用于檢測電信號的檢測部K，在基板1的下面13R側(cè)具有處理電路1c，用于處理從檢測部K檢測出的電信號。在本實施方式中，檢測部K構(gòu)成為靜電電容式傾斜檢測部K，用于把傳感器的傾斜作為靜電電容變化而進(jìn)行檢測，具有形成在基板1的上面11S上的多個電容檢測用的電極1a、與這些電極1a相對置的支承板3、以及用于把扭轉(zhuǎn)變形加到該支承板3上的平衡錘4。
基板1的主體由陶瓷或環(huán)氧樹脂積層板構(gòu)成，其表面上形成多個(圖1中為4個)電極(固定電極)1a，形成圍棋格子狀，同時，在基板1外周部上形成了框狀電極1d，對這4個電極1a進(jìn)行包圍。這樣設(shè)置4個電極1a，其目的在于當(dāng)在某一方向上整體傾斜時支承板3和特定的電極1a的間隔擴(kuò)大(即靜電電容減小)，另一方面，從平面看，與其對置的電極1a和支承板3的間隔減小(即靜電電容增大)，利用這些差動信號能求出傾斜方向及其程度。
這些電極1a、1d，利用在厚度方向上穿過基板1的下述通孔電極H1、H2來與處理電路1c導(dǎo)通。
在基板1的中央部設(shè)置了凸部(支承凸起)1b。在基板1上，與電極(固定電極)1d相重疊，設(shè)置了沿外周的框狀導(dǎo)電性襯墊2(間隙支承裝置)。襯墊2和凸部1b一起使后述的萬向支架結(jié)構(gòu)的支承板3和基板1的間隔保持一定。形成使支承板3的一部分能擺動的空間，同時設(shè)置一種導(dǎo)通裝置，用于使處理電路1c和安放部3d進(jìn)行導(dǎo)通。
在襯墊(spacer)2上對撓性板材的支承板3進(jìn)行積層。該支承板3例如由厚度約50μm的不銹鋼板等薄的金屬單板來形成，支承板3的外周部分作為支承部3a，與襯墊2緊密接合受到支承。支承部3a如圖3所示，形成為矩形框狀，在與其對置的一對邊的內(nèi)周中央，設(shè)置了面向內(nèi)側(cè)的一對第1軸部(第1連結(jié)部)3c。一對第1軸部3c的另一端(內(nèi)側(cè)的端部)與中間部3b相連接。中間部3b因傾斜而使一對第1軸部3c產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，能圍繞軸進(jìn)行擺動。
中間部3b的形狀也是矩形框狀，在其內(nèi)周上，在與一對第1軸部3c相垂直的位置上，在互相對置的位置上設(shè)置了一對第2軸部(第2連結(jié)部)3e。一對第2軸部3e的另一端(內(nèi)側(cè)的端部)與安放部(活動部)3d相連接。該安放部3d，隨著第2軸部3e產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形而能圍繞軸擺動，同時，中間部3b圍繞軸部3c的軸進(jìn)行擺動，這樣，也能圍繞第1軸部3c的軸進(jìn)行擺動。
本實施方式的支承板3，支承部3a、中間部3b、第1軸部3c，安放部3d、第2軸部3e全都通過在一塊金屬板上設(shè)置槽孔(切縫)而形成。因此，加工也容易，并且也容易達(dá)到精度，也就是說，支承部3a和中間部3b由平面圖視為U字形的第1切縫31來進(jìn)行分離，該切縫31被設(shè)置在把第1軸部3c除外的位置上；中間部3b和安放部3d利用平面圖形大體為U字形的第2切縫32來進(jìn)行分離，該切縫32被設(shè)置在把第2軸部3e除外的位置上。并且，安放部3d用金屬板材來構(gòu)成，所以，作為活動部的安放部3d也能作為本發(fā)明的活動電極使用。
并且，本支承板3，為防止因扭轉(zhuǎn)而使軸部3c、3e產(chǎn)生塑性變形，在第1切縫31的兩端部和第2切縫的兩端部分別形成向支承部3a側(cè)和安放部3d側(cè)突出的下挖部31a、32a，使軸部3c、3e形成的長度超過為防止塑性變形所必須的長度。這些下挖部31a、32a沒有在中間部3b側(cè)形成，而是讓軸部3c、軸3e分別僅在支承部3a側(cè)、安放部3d側(cè)下挖。
這是因為，例如，在中間部3b側(cè)形成了下挖部31a、32a的情況下，中間部3b利用這樣的下挖部而使局部變細(xì)，扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的應(yīng)力集中在該變細(xì)的部分，中間部3b可能產(chǎn)生塑性變形。這種應(yīng)力集中容易產(chǎn)生在中間部3b的粗度局部變細(xì)的部位上。因此，為了把扭轉(zhuǎn)力分散到整個中間部3b上，在中間部3b側(cè)不設(shè)置下挖部，而是讓中間部3b的框的粗度大體保持一定。
在安放部3d的基板1的相反側(cè)的中央部，安放了通過粘接、電焊、激光點焊、鉚接等方法而安裝的平衡錘4。平衡錘4的重心在垂直方向上偏離上述第1軸部3c、第2軸部3c中的某一軸線(即平衡錘4的重心位置高于支承板3的重心位置)。因此，若使傳感器傾斜，則根據(jù)其方向不同而產(chǎn)生對某一軸線或兩個軸線的力矩。于是，第1軸部3c、第2軸部3e產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，安放部3d和4個電極1a各自之間的間隔發(fā)生變化。
而且，平衡錘4如圖2所示，呈T字形狀，其底部(下部)4a比主體部即頭部(上部)4A細(xì)，它和底部4a的粗細(xì)與頭部4A的的粗細(xì)相同的平衡錘相比，重心位置高。因此，在平衡錘4質(zhì)量相同的情況下，用平衡錘4的質(zhì)量和重心位置的積來表示的力矩增大，能提高對傾斜的靈敏度。
再者，在安放部3d的下面，與上述凸部(間隙保持裝置)1b抵接，使電極1a和安放部3a的間隔(間隙)g保持一定，同時，能抵消向下的平移加速度(重力等)的影響。也就是說，在不設(shè)置凸部1b的情況下安放部3d在平衡錘4的重力作用下向基板1側(cè)產(chǎn)生若干撓曲，在作為活動電極的安放部3d和電極1d之間的靜電電容中作為偏移量，包括該翹曲所造成的靜電電容的增加量在內(nèi)。該偏移量在傳感器傾斜小的情況下增大；相反，在傳感器接近垂直的情況下由于該撓曲減小而減小。
其結(jié)果，靜電電容與平衡錘4的力矩的關(guān)系并不是直線變化，在從這種靜電電容中求出傳感器的傾斜角的情況下，必須進(jìn)行對安放部3d的垂直方向位移進(jìn)行校正的運算。因此，利用凸部1b從下面?zhèn)葘Π卜挪?d進(jìn)行支承，防止這種撓曲，這樣使靜電電容相對于力矩呈直線變化關(guān)系，使運算簡化。
再有，只要沒有使傳感器極端傾斜，平衡錘4的重量就不會直接加到第1軸部3c、第2軸部3e上。因此，由平衡錘4的重量可以看出，使第1軸部3c、第2軸部3e變細(xì)，也不易產(chǎn)生永久變形。所以，能在保持耐沖擊性不變的情況下使軸部3c、3e變細(xì)。當(dāng)然，2個軸部越細(xì)，剛性越低，所以，要對傾斜所產(chǎn)生的力矩敏感易變形，能提高檢測精度。
并且，凸部1b的高度稍稍高于安裝支承部3a的襯墊2的厚度上加上電極1d的厚度后的尺寸，(或者襯墊2和電極1d的合計厚度稍小于凸部1b的高度)，安放部3d比支承部3a離基板1更遠(yuǎn)，安放部3d在凸部1b的作用下受到向與基板1相反的一側(cè)的作用力。該作用力的大小決定于凸部1b的高度和襯墊2的厚度的差，例如，在由凸部1b來決定間隙的情況下，通過調(diào)節(jié)襯墊2的厚度來設(shè)定最佳作用力。
在支承部3a上對絕緣性框狀固定板5進(jìn)行積層，把薄的支承板3均勻地按壓到襯墊2上加以固定。并且，在固定板5上對止動器8進(jìn)行積層，該止動器8作為限制擺動裝置用于限制支承板3的過大撓曲。該止動器8由厚度大于支承板3的剛性良好的平板器材構(gòu)成，通過由固定板5準(zhǔn)確規(guī)定的間隙而被布置在支承板3的對面。并且，在不需要的外力作用于傳感器，使支承板3的翹曲量增大的情況下，中間部3b和安放部3d碰到該止動器8的下面上，以此來限制擺動。
并且，在止動器8的中央部，設(shè)置了為穿過平衡錘4所用的穿通孔(孔部)8a，該孔8a從平面看被布置在支承板3上所形成的切縫32的內(nèi)側(cè)(即安放部3d的外周部布置在孔8a的外側(cè))，這樣，在安放部3d受到不需要的外力而大幅度擺動時，其外周部被孔8a卡住，防止損傷支承板3。
而且，對支承板3的撓曲也可以利用與支承板3之間留有微小間隔，布置在對面的基板1來進(jìn)行輔助的限制。這時為了防止基板1上的電極1a和安放部3d相接觸，產(chǎn)生異常信號，電極1a的外周端部布置的位置，與安放部3d的外周端部3d的外周端部因擺動而與基板1相接觸的位置相比，前者位于內(nèi)側(cè)。
在止動器8上通過絕緣性襯墊9而覆蓋金屬制(導(dǎo)電性)罩子6。這是為了保護(hù)傳感器，以便防塵、防滴、防止傳感器周圍的帶電物造成電容量變化，防止雜波和使用不注意。
該罩子6由圓筒形頭部6b、向其周邊部擴(kuò)展的法蘭部6a和外周部的舌狀突出部6c構(gòu)成，在利用該法蘭部6a均勻地按壓固定板5的狀態(tài)下，把外周部的突出部6c的前端彎曲到基板1的背面一側(cè)進(jìn)行鉚接，把罩子6固定在基板1上。這樣，利用罩子6的法蘭部6a把襯墊2、支承板3、固定板5、止動器8、襯墊9按壓固定到基板1上，這樣就不需要在各零件之間使用粘接劑，能提高裝配精度。
并且，在法蘭部6a和基板1的外周部之間裝入墊圈7，能防止異物，助焊劑，水分等侵入到罩子6的內(nèi)部。
而且，如圖1所示，在襯墊9的下面上設(shè)置多個突起9a。該突起9a插入到與止動器8、固定板5、支承板3、襯墊2的各零件相對應(yīng)而形成的定位用孔內(nèi)，嵌入到基板1上所設(shè)置的凹部(孔部)1h內(nèi)，這樣對各零件進(jìn)行定位并且定位精度高。
再者，在突出部6c所搭接的基板1背面?zhèn)?，形成了接地圖形(金屬面)13f(參見圖7)，通過該接地圖形13f來對罩子6進(jìn)行接地，能排除外部雜波等的影響。尤其，使罩子6的形狀與垂直通過上述安放部3d中心的軸線相對稱，靜電電容可以不產(chǎn)生多余的初始誤差。本實施方式的罩子6，相對于電極1a只有一部分形成凸起形狀，但不言而喻，并不僅限于此。
不過，基板1是一種多層布線板，其結(jié)構(gòu)是由陶瓷或環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的絕緣性板材11～14的積層體。各板材11～13的上面11S～13S和板材13、板材14的下面13R、14R分別構(gòu)成檢測電極層、接地層、電源層、芯片安裝層、連接電極面。
在基板1的上面(即板材11的上面)的檢測電極層11S上，如圖4所示，在其中央部由4個電極1a，例如利用Ag(銀)的圖形印刷而形成圍棋盤網(wǎng)格狀。并且，在檢測電極層11S的外周部上與襯墊2相導(dǎo)通的電極1d形成矩形框狀。
并且，電極1a和電極1d分別通過從檢測電極層11S穿通到芯片實裝面13R的穿通孔電極H1、H2而與芯片實裝面13R上的端子13a、13b相連接(參見圖4～圖7)。該穿通孔電極H1、H2是在用激光加工或沖壓加工等方法而形成的細(xì)孔的內(nèi)側(cè)，用絲網(wǎng)印刷法充填銀漿，對其進(jìn)行燒結(jié)，制造導(dǎo)電部。各電極1a、1d通過該穿通孔電極H1、H2以最短距離連接到端子13a、13b上，幾乎不受電氣干擾的影響，能與處理電路1c之間進(jìn)行檢測信號和驅(qū)動信號等電信號的輸出和輸入。
接地層12S防止從支承板3來的驅(qū)動信號不通過電極1a而侵入到處理電路1c內(nèi)，同時具有噪音屏蔽功能，能夠切斷從基板1的外部(在檢測部K中從基板1的下面?zhèn)?，在處理電?c中從基板1的上面?zhèn)?進(jìn)入的噪音，如圖5所示，除了穿通孔電極H1、H2部分和板材12的外周緣部外的幾乎整個面上都構(gòu)成Ag等金屬面(導(dǎo)電面)12f。并且，該金屬面12f利用從圖5所示的接地層12S穿通到圖7所示的芯片實裝面13R的許多個穿通孔電極H3，與芯片實裝面13R上的接地圖形13f相導(dǎo)通，與端子13d相連接，同時通過形成在基板1的側(cè)面上的取出電極142而進(jìn)行接地(參見圖7)。而且，設(shè)定許多個穿通孔電極H3是為了把接地圖形的金屬面12f設(shè)定為均勻的接地電位。
并且，為了抑制由支承板3和電極1a構(gòu)成的信號檢測用電容器的電容耦合，使接地層12S和檢測電極層11S充分隔離開，例如板材11采用厚度0.4mm的，而且該板材11的厚度最好為0.3mm以上，這樣，能有效地防止與檢測部K的電容耦合。
電源層13S和接地層14S一起作為旁路電容器使用，如圖6所示，除穿通孔電極H1～H3部分和板材13的外周緣部外的幾乎整個面上都構(gòu)成了Ag等金屬面(導(dǎo)電面)13g。并且，該金屬面13g利用從電源層13S穿通到芯片實裝面13R的穿通孔電極H4，與芯片實裝面13R上的端子13c相連接，(參照圖7)，同時，通過形成在基板1的側(cè)面上的取出電極141而設(shè)定為電源電位。
并且，接地層12S比基板1的上面(檢測電極層)11S更接近電源層13S，電源層13S和接地層12S布置在互相接近的位置上，例如，板材12采用厚度0.1mm的薄板。這樣，利用接地層12S和電源層13S來形成旁路電容器，不需要另外設(shè)置電容器，所以，能進(jìn)一步簡化傳感器結(jié)構(gòu)。而且，該板材12的厚度最好為0.2mm以下，這樣，能充分發(fā)揮上述旁路電容器功能。
再有，為了抑制比接地層12S更容易受到噪音影響的電源層13S和處理電路1c的電容耦合，在金屬面13g上把與處理電路1c的安裝位置相對應(yīng)的中央部分的金屬圖形除掉，形成空白部13f。
在芯片實裝面13R上如圖7所示，作為對檢測部k和處理電路1c進(jìn)行連接的信號線，形成一種分別對穿通孔電極H1、H2和端子(接點)13a、13b進(jìn)行連接的短的引出布線，同時從處理電路1c向無圖示的外部裝置的輸出線，形成了對端子(接點)133～136和取出電極143～146進(jìn)行連接的引出布線。并且，為了切斷外部噪音，在穿通孔電極H1～H4部分和這些引出布線以外的區(qū)域內(nèi)，形成了作為接地圖形的Ag等金屬面13f。
再者，為了抑制上述電源層13S和接地層12S所構(gòu)成的旁路電容器的電容耦合，使電源層13S和芯片實裝面13R充分隔離開，例如，板材13采用厚度大于板材12的0.2mm。而且，該板材13的厚度最好為0.15mm以上，這樣，能有效地防止處理電路1c和檢測部K或者處理電路1c與上述旁路電容器的電容耦合。
在連接電極面14R上如圖8所示，形成6個外部連接電極14a～14f，分別與設(shè)置在基板1的側(cè)面上的取出電極141～146相連接。并且，利用錫焊等方法把連接電極面14R安裝到外部的安裝電路板PCB上，使靜電電容式傳感器通過外部連接電極14a～14f而連接到無圖示的外部裝置上。并且，通過外部連接電極14b對罩子6和接地層12S(接地圖形的金屬面1f)進(jìn)行接地，同時，通過外部連接電極14a把電源從外部裝置供給到接地層13S(金屬面13g)上，通過外部連接電極14c～14f來把處理電路1c的處理結(jié)果輸出到外部裝置上。
而且，在板材14上，由安裝處理電路1c用的穿通孔構(gòu)成的安裝凹部14g形成在中央部，設(shè)定板材14的厚度，以便能在安裝電路基板上對連接電極面14R進(jìn)行表面安裝，也就是說，防止處理電路1c從連接電極面14R上突出來。
并且，在板材14上，為安裝罩子6的凸部6c所用的缺口部14h形成在對置的側(cè)面上，利用該缺口部14h使芯片實裝面13R的接地圖形13F的一部分露出。并且，通過在缺口部14h內(nèi)的接地圖形13f上鉚接凸部6c的前端，使罩子6和接地圖形13f處于導(dǎo)通狀態(tài)。
處理電路1c安裝在基板1的背面?zhèn)鹊男酒瑢嵮b面13R上，芯片實裝面13R內(nèi)的信號檢測用的端子13a、13b、電源用的端子13c、接地用的端子13d和信號輸出用的端子133～136以及處理電路1c的許多個鋁制的端子300a，分別用金凸點310進(jìn)行連接。并且，通過驅(qū)動用的端子13b來把驅(qū)動信號加到支承板3上，利用與該支承板3相對置的電極1a而檢測出的電壓等電信號通過檢測用的端子13a而輸入到處理電路1c內(nèi)，利用該電信號來求出信號檢測用電容器的容量變化。
由該支承板3和電極1a構(gòu)成的信號檢測用電容器有4個，根據(jù)這4個電容器的容量變化來計算出靜電電容式傳感器的傾斜方向和傾斜量。并且，該計算結(jié)果通過信號輸出用的端子133～136和外部連接電極14c～14f而輸出到外部裝置上。
而且，為了提高接合性，最好對端子(接點)13a～13d、133～136和端子300a上進(jìn)行鍍金。
在此，在本實施方式中，處理電路1c由集成電路的裸芯片構(gòu)成。該裸芯片是在由硅等半導(dǎo)體構(gòu)成的襯底(半導(dǎo)體襯底)300b的一個面的中央部上利用熱擴(kuò)散法或離子注入法等方法，形成所謂擴(kuò)散層的電路部300c。并且，包括電路部(擴(kuò)散層)300c在內(nèi)的裸芯片(處理電路)1c的一面(在圖1中為上面)；幾乎全區(qū)都由SiO2(二氧化硅)等絕緣膜(無圖示)進(jìn)行覆蓋。在該絕緣膜上形成了其一端分別與多個端子300a相導(dǎo)通的多個Al(鋁)圖形(無圖示)。而且，在位于電路圖300c上的上述絕緣膜上，在規(guī)定位置上設(shè)置了多個微小穿通孔，通過該穿通孔使電路部300c的規(guī)定部位與上述鋁圖形相導(dǎo)通。
并且，與接地用端子(接點)13d和凸點連接的端子300a相導(dǎo)通的鋁圖形，通過位于襯底300b上的上述絕緣膜的無圖示的微小孔而與襯底300b相連接。這樣，襯底300b通過Al圖形、接地用端子300a、金凸點310、焊點13d、和通孔電極H3，與作為基板1的接地圖形的金屬面12f(接地層)形成導(dǎo)通狀態(tài)。所以，電路部300c被下面和周圍接地的襯底300b進(jìn)行包圍，在上面?zhèn)却嬖诮拥貙?2S，所以形成了基本上完全屏蔽的結(jié)構(gòu)，幾乎不會受外部噪聲影響。
再者，為增加強(qiáng)度，利用環(huán)氧樹脂等絕緣性樹脂320來把處理電路(裸芯片)1c和芯片實裝面13R粘接成一個整體。具體的方法是使作為處理電路1c的安裝面的芯片實裝面13R向上，用調(diào)合器等把液狀的環(huán)氧樹脂320涂敷在被焊點包圍的部分，在芯片實裝面13R上進(jìn)行定位安裝，使處理電路1c的電路部300c的形成面?zhèn)扰c基板1相對置。這時，環(huán)氧樹脂320依靠其流動性而達(dá)到被壓擴(kuò)展的金凸點310的周圍。并且，從處理電路1c的背面?zhèn)燃由铣暡?，利用金凸點310來對焊點13a～13d、133～136和處理電路1c的端子300a進(jìn)行超聲波焊接。然后，通過加熱使環(huán)氧樹脂320進(jìn)行熱固化，使處理電路1c與芯片實裝面13R粘接成一個整體。
而且，該樹脂320覆蓋在端子300a的周圍，防止接合部和端子300a受腐蝕等。并且，也可以用環(huán)氧樹脂320覆蓋整個處理電路1c。但襯底300b被接地，所以，沒有必要全部覆蓋。而且，和通常的傳感器一樣，當(dāng)然，也可以把處理電路1c設(shè)置在傳感器外部，但安放部3d和各電極1a之間的靜電電容(也取決于大小)不到1pF，用通常的金屬絲布線拉到處理電路1c的輸入上，考慮到裝配的誤差，傾斜所造成的金屬絲移動、以及與其伴隨的電容變化、以及噪音和隨時間的變化，不能說是現(xiàn)實的。所以在要求高檢測精度的情況下，如上述結(jié)構(gòu)那樣，把處理電路1c設(shè)置在基板1的背面?zhèn)龋詈糜米疃痰木嚯x來把檢測信號輸入到處理電路1c內(nèi)，盡量排除外部噪音等對檢測信號的影響。
以下說明傳感器的動作。如上所述，當(dāng)使整個傳感器進(jìn)行傾斜時安放部3d和各電極1a的間隔發(fā)生變化，這樣，其相互間的靜電電容也發(fā)生變化，通過對其進(jìn)行電氣檢測即可測量出傾斜。
也就是說，當(dāng)使傳感器傾斜時，平衡錘4以凸部1b和安放部3d的搭接位置為中心進(jìn)行擺動，對安放部3d施加軸部3c或軸部3e旋轉(zhuǎn)力矩。
并且，由于該平衡錘4的傾斜而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩被分離成為軸部3c或軸部3e的旋轉(zhuǎn)扭力，根據(jù)傳感器的傾斜方向和傾斜角度使安放部3d在二軸3c、3e旋轉(zhuǎn)方向上獨立地擺動。這時，安放部3d的擺動中心借助于凸部1b相對于基板1經(jīng)常離開一定間距，檢測用電容器的靜電電容相對于傾斜所產(chǎn)生的扭力按直線進(jìn)行增減。并且，平衡錘4形成為斷面T字形，重心位置提高，所以扭力增大，并且，支承板3的軸部3c、3e由于下挖部31a、32a而增長，所以，軸部3c、3e的剛性降低，即使傳感器稍有傾斜，也會使安放部3d相對基板1產(chǎn)生大幅度擺動。
并且，在軸3c、3e對扭轉(zhuǎn)變形的彈性力、以及各軸部3c、3e旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)力達(dá)到平衡時的角度能使安放部3d停止。
然后，由于該安放部3d擺動，由安放部3d和各電極1a所構(gòu)成的信號檢測用電容器的靜電電容發(fā)生變化，該容量變化通過穿通孔電極H1和端子13a，作為電信號而被輸入到安裝在電極1a大致正下邊的處理電路1c內(nèi)。然后，由處理電路1c處理的結(jié)果，通過連接電極14R的外部連接電極14c等而輸出到外部裝置內(nèi)。
而且，支承板3作為共用電極使用，所以，若將其制成電氣接地的檢測電路結(jié)構(gòu)，則能獲得良好的屏蔽效果。
所以，若采用本實施方式的靜電電容式傳感器，則利用中間部3b來支承安放部3d，使其能在第2軸部旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行擺動。同時，利用支承部3a來支承中間部3b使其能在與第2軸部相垂直的第1軸部旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行擺動，所以，能使安放部3d沿2軸旋轉(zhuǎn)方向獨立地進(jìn)行擺動。因此，與單純利用撓性基板的彈性變形使靜電電容變化的過去的靜電電容式傳感器相比，安放部3d容易擺動，能使擺時的電極1a和安放部3d的位移距離增大。因此用一個傳感器，根靜電電容的變化能夠很靈敏地檢測出因2軸旋轉(zhuǎn)的傾斜而使安放部3d產(chǎn)生的位移。
并且，平衡錘4的底部4a比作為主體的頭部4A細(xì)，所以，與底部4a和頭部4A粗細(xì)相同的情況相比，能提高平衡錘4的重心位置。因此，能對支承板3施加大的力矩，能提高靈敏度。并且，在此情況下，由于頭部4A和底部4a的重量比而使平衡錘4的重心位置發(fā)生變化，所以，例如在平衡錘4的重量一定的情況下，使頭部4A與底部4a的重量比增大，能夠增大作用于支承板3上的力矩，能提高靈敏度。并且，在力矩一定的情況下，能減輕平衡錘4，所以，傳感器的耐沖擊性也提高。進(jìn)一步這樣使底部4a變細(xì)，能減小在安放部3d上的安裝面積，提高支承板3的設(shè)計自由度。這也是優(yōu)點。
并且，在第1切縫31和第2切縫32的兩端部上，分別形成了向支承部3a側(cè)和安放部3d側(cè)突出的下挖部31a、32a，使軸部3c、3e增長，所以，不易出現(xiàn)由于扭轉(zhuǎn)變形而使軸部3c、3e塑性變形，能增大擺動量。這時，下挖部31a、32a分別僅設(shè)置在支承部3a側(cè)和安放部3d側(cè)，使中間部3b的框架的粗度一定，所以，扭轉(zhuǎn)力均勻地分散到整個中間部3b上，能防止應(yīng)力局部集中在中間部3b上，造成中間部塑性變形。所以，在使中間部3b的框架粗度整體變細(xì)，使支承板3的撓度增大的情況下，也能使中間部3b不易塑性變形，不妨礙傳感器的耐沖擊性，能提高靈敏度。
再有，利用襯墊2和凸部1b來分別支承支承板3的外周部和中央部，所以能使支承板3和電極1a的間隔保持一定。尤其安放部3d借助于凸部1b從下面?zhèn)仁艿街С?，所以，不會出現(xiàn)因平衡錘4的重量作用而向基板1側(cè)撓曲。因此，在計算傳感器的傾斜等時，不必考慮平衡錘4的重量所造成的安放部3d的垂直方向的位移，能簡化計算，提高檢測精度。
并且，凸部1b的高度大于襯墊2的厚度，所以，中間部3b從第1軸部3c到第2軸部3e向上變形成凸?fàn)睿卜挪?d被中間部3b經(jīng)常按壓到凸部1b上，形成加預(yù)壓的狀態(tài)。因此，即使傳感器顛倒，也能頂住平衡錘4的重量，使安放部3d頂住凸部1b。這樣，能使安放部3d和基板1之間的間隔經(jīng)常保持一定，不管傳感器的安裝狀態(tài)如何，都能使檢測精度經(jīng)常保持一定。并且，即使利用使傳感器旋轉(zhuǎn)的用法，也不會使安放部3d和凸部1b反復(fù)沖擊，而產(chǎn)生變形或損壞。
而且，這種作用力的大小決定于襯墊2的厚度和凸部1b的高度的差。例如，在利用凸部1b的高度來調(diào)節(jié)間隙的情況下，通過適當(dāng)調(diào)整襯墊2的厚度，即可獨立于間隙而調(diào)節(jié)作用力。這樣，獨立地調(diào)節(jié)凸部1b的高度和襯墊2的厚度，即可同時提高由間隙決定的傳感器的靈敏度和安放部3d的保持狀態(tài)的穩(wěn)定性。
再者，通過襯墊2把規(guī)定的電信號供給到安放部3d內(nèi)，所以，不必另外設(shè)置信號供給用布線，不受該布線寄生電容的影響。
以下根據(jù)圖9，詳細(xì)說明本發(fā)明第2實施方式的靜電電容式傳感器。它和第1實施方式的不同之處在于沒有凸部1b，取代它的是，突起部(支承突起)4b從平衡錘4的底部4a中伸出。該突起部4b通過形成在安放部3d的中央部的孔3f而與基板1上的4個電極1a之間相搭接。并且，安放部3d利用該突起部4b而與基板1保持一定間距，同時，以突起部4b和基板1的搭接位置(支承位置)為中心進(jìn)行擺動。
并且，在基板1的4個電極1a的中央部形成了支承突起部4b的前端部的凹曲面型的凹部1e，能把突起部4b的前端部的支承位置加以固定，防止在面方向上產(chǎn)生偏移。該凹部1e從平面看，在其中心上設(shè)置在包括平衡錘4的重心位置的位置上，這樣，利用突起部4b來支承平衡錘4的重心位置。
再有，支承板3的支承部3a直接在電極1d上進(jìn)行積層，安放部3a的中央部借助于突起部4b而保持在與基板1相反一側(cè)受力的狀態(tài)下。因此，安裝在安放部3d上的平衡錘4經(jīng)常處于被按壓到基板1側(cè)上的狀態(tài)，即使傳感器顛倒也能頂住平衡錘4的重量，把突起部4b前端部按壓到基板1上。
并且，基板1是兼有襯墊2的功能的樹脂成形品，支承板3的支承部3a被安裝在基板1上，同時電極1a設(shè)置在臺階部(凹部)G的底面上。
所以，即使本結(jié)構(gòu)也能發(fā)揮出與上述第1實施方式的凸部1b相同的功能。并且、利用與平衡錘4構(gòu)成一體的支承突起部4b來把平衡錘4支承在基板1上，因此，能以很高的精度來決定突起部4b的支承位置(突起部4b在基板1上的搭接位置)和平衡錘4的重心位置的位置關(guān)系。并且，固定的狀態(tài)是作為平衡錘4的擺動中心的支承位置在與平衡錘4的重心位置從平面看相一致的位置上從面方向上沒有位置偏移，因此，在傳感器為水平的中立狀態(tài)時安放部(活動部)3d和基板1是平行的，除了能防止產(chǎn)生信號漂移外，還能使安放部3d相對于固定電極1a進(jìn)行擺動時平衡狀態(tài)良好。這樣，對各個方向的外力，均能使安放部3d的擺動量相等，不管傾斜方向(即應(yīng)力的方向)如何，均能使傳感器的靈敏度一定。
并且，本結(jié)構(gòu)在電極1d和支承部3a之間，未設(shè)置前一實施方式中必須的襯墊2等，因此，能減少零件數(shù)量和裝配工序數(shù)，能降低制造成本。再有，能用凹部1e來保持突起部4b的前端部在基板1上的位置使其在面方向上不會偏移。因此，能使安放部3d平常以相同的位置為中心進(jìn)行擺動，能使檢測精度穩(wěn)定。
以下根據(jù)圖10，詳細(xì)說明本發(fā)明第3實施方式的靜電電容式傳感器。本傳感器使支承板3的外周部3g向基板1側(cè)彎曲，利用該彎曲的外周部3g來把支承板3支承在基板1上，使安放部3d和電極1a離開。在上述第1實施方式的傳感器結(jié)構(gòu)中，省略了襯墊2，并且，此外和第1實施方式的結(jié)構(gòu)相同。
本結(jié)構(gòu)也不需要在支承部3a和基板1之間另外設(shè)置襯墊等，所以，能提高電極1a和安放部3d的間隔精度，此外，能減少零件數(shù)量和裝配工時數(shù)，能降低制造成本。而且，本結(jié)構(gòu)通過更改支承部3a的外周部3g的彎曲的大小，即可調(diào)節(jié)安放部3d的作用力。
以下根據(jù)圖11，詳細(xì)說明本發(fā)明第4實施方式的靜電電容式傳感器。本傳感器是在上述第1實施方式的傳感器的結(jié)構(gòu)中，省略了凸部1b，僅利用襯墊2來保持安放部3d和基板1之間的間隙g。本結(jié)構(gòu)在采用平衡錘4的重量的支承板3的撓曲量較小，可以忽略不計的情況下是有效的，它能通過省略凸部1b而簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。
以下根據(jù)圖12和圖13，詳細(xì)說明本發(fā)明的上述各實施方式中的電極(固定電極)1a的變形例。它與圖4所示的電極1a的不同之處是其布配和形狀。圖12的形式是電極1a′是圓形。也就是說，各電極1a′構(gòu)成為把圖形電極分割成4個的扇形環(huán)狀體的各扇形電極。該型式，例如安放部3d在紙面的右上45°的方向上有一定量的傾斜時，假定從右上的電極獲得了100的輸出，那么，下一次按照相同的量向上進(jìn)行傾斜的情況下，從右上的電極能獲得50的輸出；從左上的電極能獲得50的輸出。也就是說，相對于中心來說任何方向也都是對稱的，所以，不管方向如何，均能使其靈敏度特性一定。
圖13電極1a”的形狀大致呈3角形狀。也就是說電極1a”構(gòu)成為用對角線把矩形電極分割成4個所獲得4個大致為3角形的電極。圖13與圖4相比較，前者從內(nèi)側(cè)起外周部的擴(kuò)展較大，靈敏度容易提高。
并且，由于電極被分離成上下左右方向(軸部3c、3e方向)，所以，其優(yōu)點是例如，相對于安裝傳感器的機(jī)器的基板(無圖示，也與機(jī)器基板的方向有關(guān))，即使對傳感器不按俯視傾斜45度進(jìn)行安裝，也能對上下左右方向的檢測，用處理電路1c來簡化運算。也就是說，通過安放部3d的擺動中心的、與基板1相垂直的直線和與基板1的交點作為原點，把軸部3e的軸向和軸部3c的軸向分別作為X軸向、Y軸向的坐標(biāo)系中，在X軸上和Y軸上分別設(shè)置2個電極1a”，使各軸上的上述2個電極1a”的布置位置相對于原點呈對稱狀。能使軸部3c周圍的擺動和軸部3e周圍的擺動獨立地進(jìn)行，能對各軸3c、3e周圍的信號進(jìn)行分離。
以下根據(jù)圖14、圖15，詳細(xì)說明本發(fā)明的上述各實施方式中的支承板3的變形例。圖14所示的支承板3與圖3所示的不同之處是第1軸部3c、第2軸部3e的位置。在支承板3的外形大致為正方形的情況下，為了降低第1軸部3c、第2軸部3e的剛性，若使其長度增長，則與邊的中央相比，設(shè)置在角上的不易壓縮對中間部3b、安放部3d的空間，而容易使其增長。因此，能一邊確保在軸部3c、3e上為防止變形所需的長度，一邊壓縮軸部3c、3e、中間部3b和安放部3d的體積，能使傳感器更加小型化。
圖15所示的支承板3，是在圖3所示的支承板中，在安放部3d的中央部與平衡錘4的接合部的周圍，形成了切縫狀穿通孔(切縫孔)10。該孔10沿著以上述接合部為中心的圓周設(shè)置了許多(在圖15中為4個)，并布置成與軸部3c、3e相對稱的狀態(tài)。例如，在利用熔焊法把平衡錘4連接到安放部3d上的情況下，把切縫孔10設(shè)置在接近作為接合部的各熔焊部的外周側(cè)的地方。并且，在利用鉚接法來把平衡錘4連接到安放部3d上的情況下，沿著作為接合部的鉚接部的外周而形成多個圓弧狀切縫孔10。而且，為了把在切縫部分上損失的電容器容量控制到最小限度，最好把切縫孔10布置在平面圖中鄰接的電極1a、1a之間。
若采用本結(jié)構(gòu)，則能使把平衡錘4接合到安放部3d上時施加到接合部上的變形時的應(yīng)力分散到孔10的部分上。這樣，能防止支承板3的翹曲和變形，能提高傳感器的檢測精度。并且，孔10相對于軸部3c、3e被布置成對稱狀，所以，能緩解檢測精度在各軸向上的偏移。
而且，本發(fā)明不僅限于上述實施方式，而且在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)能以各種變形方式來實施。
例如，在上述各實施方式中，在一個安放部3d(即活動電極)上把多個固定電極1a布置成對置狀態(tài)，相反，也可以在一個固定電極1a上把多個活動電極3d布置成對置狀態(tài)。也就是說，也可以在基板1上設(shè)置一個電極1a，在絕緣性的安放部3d的下面?zhèn)刃纬啥鄠€(例如4個)活動電極。并且，也可以把固定電極1a和活動電極3d兩者分割成許多個，布置成對置狀態(tài)。
在上述第1實施方式中也可以不是通過襯墊2把電信號供給到安放部3d內(nèi)，而是通過凸部1b把電信號供給到安放部3d內(nèi)。也就是說，把凸部1b作為導(dǎo)電材料，利用在厚度方向上穿過基板1的穿通孔電極來使凸部1b和處理電路1c進(jìn)行導(dǎo)通。即使該結(jié)構(gòu)，也能獲得與上述第1實施方式相同的效果。在此情況下，不需要設(shè)置在基板1外周部上的電極1d。
并且，在上述各實施方式中，支承板3不僅限于用金屬板，也可以利用撓性的平面狀材料，例如金屬、半導(dǎo)體或絕緣體。并且，對其厚度也不特別限制。適合選用聚酰亞胺等高分子薄膜和金屬箔、或者通過腐蝕而制成薄膜的硅襯底等。而且，在板材3選用絕緣性材料的情況下，必須在與基板1對置的面上形成銅箔等導(dǎo)電膜(活動電極)。
再有，平衡錘4的形狀并不僅限于上述斷面為T字形的形狀，也可以選用圖16A所示的傘形狀。該傘形平衡錘4，是在上述斷面為T字形的結(jié)構(gòu)中，把頭部4A的外周側(cè)構(gòu)成為厚壁(或者把頭部4A的內(nèi)周部構(gòu)成為比外周部薄的壁)，這樣，不改變平衡錘4的高度，即可進(jìn)一步提高平衡錘4的重心位置。
并且，當(dāng)然也可以把平衡錘4制成單純的圓柱形狀。在此情況下，平衡錘4最好構(gòu)成為底部4a側(cè)與頭部4A相比，前者每單位長度的重量較大。再有，例如圖16B所示，也可以對平衡錘4的底部4a和頭部4A分別采用不同比重的材料M1、M2。具體來說，材料M1可采用尼龍、聚縮醛、PBT、ABS樹脂等比重小的樹脂，而材料M2可采用在上述樹脂中充填不銹鋼粉末等金屬顆粒使其比重大于M1的混合材料。這樣，材料M1、M2采用樹脂，容易通過雙重成形(兩樣材料成形)來制造平衡錘4，能更方便地設(shè)計出平衡錘4的形狀等。
并且，在上述第1～第3實施方式中，利用從基板1向安放部3d側(cè)凸出的凸部1b或者從平衡錘4向基板1凸出的突起部4b，來防止安放部3d向基板1側(cè)撓曲。究竟采用哪種方法，可任意決定。
再有，在上述各實施方式中，以傾斜傳感器為例說明了本發(fā)明的靜電電容式傳感器，但本發(fā)明不僅限于傾斜傳感器，例如也可以是加速度傳感器或沖擊傳感器。
若采用上述的本發(fā)明，則活動部依靠支承部和中央部能在第1軸部周圍和第2軸部周圍獨立地擺動。因此，活動部容易擺動，能增大擺動時的固體電極和活動電極的位移距離，能通過靜電電容的變化以高靈敏度檢測出在2軸周圍的活動部位移。
權(quán)利要求
1.一種靜電電容式傳感器，其特征在于具有支承部，中間部，它由支承部進(jìn)行支承，能圍繞第1軸擺動；活動部，它由中間部進(jìn)行支承，能圍繞與上述第1軸相垂直的第2軸進(jìn)行擺動；平衡錘，它設(shè)置在上述活動部上；活動電極，它形成在上述活動部上；以及基板，其上形成了與上述活動電極相對置的固定電極；上述活動電極和上述固定電極中的至少一方設(shè)置了多個，根據(jù)上述活動部的動作，來改變上述活動電極和上述固定電極之間的靜電電容。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電電容式傳感器，其特征在于利用沿上述第1軸設(shè)置的一對第1連結(jié)部來連結(jié)上述支承部和上述中間部；利用沿上述第2軸設(shè)置的一對第2連結(jié)部來連結(jié)上述中間部和上述活動部；利用具有撓性的板材來使上述支承部、上述中間部、上述活動部、上述第1連結(jié)部和上述第2連結(jié)部形成一個整體。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電電容式傳感器，其特征在于利用除上述第1連結(jié)部外的位置上所設(shè)置的第1切縫來對上述支承部和上述中間部進(jìn)行分離，在上述第1切縫的端部上形成向上述支承部側(cè)突出的下挖部。
4.如權(quán)利要求2所述的靜電電容式傳感器，其特征在于利用除上述第2連結(jié)部外的位置上設(shè)置的第2切縫，來對上述中間部和上述活動部進(jìn)行分離，在上述第2切縫的端部上形成向上述活動部側(cè)突出的下挖部。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電電容式傳感器，其特征在于利用導(dǎo)電器材來構(gòu)成上述活動部，使上述活動電極由上述活動部構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求2所述的靜電電容式傳感器，其特征在于在上述平衡錘和上述活動部的接合部的周圍近旁設(shè)置多個穿通孔。
7.如權(quán)利要求1所述的靜電電容式傳感器，其特征在于具有對上述固定電極和上述活動電極之間的間隙進(jìn)行保持的間隙保持裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的靜電電容式傳感器，其特征在于上述間隙保持裝置由支持凸起構(gòu)成，以便支承上述活動部，使其能在上述基板上擺動。
9.如權(quán)利要求7所述的靜電電容式傳感器，其特征在于上述間隙保持裝置由設(shè)置在上述固定電極周圍的板材來構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7所述的靜電電容式傳感器，其特征在于利用導(dǎo)電器材來構(gòu)成上述間隙保持裝置，通過上述間隙保持裝置而向上述活動電極上供應(yīng)電信號。
11.如權(quán)利要求1所述的靜電電容式傳感器，其特征在于利用被接地的導(dǎo)電性罩，至少來覆蓋上述平衡錘、上述活動部和上述固定電極。
12.如權(quán)利要求11所述的靜電電容式傳感器，其特征在于把上述罩的形狀制成為與上述活動電極的面相垂直，相對于通過該中心的軸來說大致為軸對稱形狀。
13.如權(quán)利要求11所述的靜電電容式傳感器，其特征在于在上述罩和上述基板之間設(shè)置墊圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及適用于2軸周圍電容檢測的靜電電容式傳感器，其目的在于獲得大的電容變化。其結(jié)構(gòu)具有支承部(3a)，中間部(3b)，它由支承部(3a)進(jìn)行支承，能在第1軸系中擺動；活動部(3d)，它由中間部(3d)進(jìn)行支承，能在與上述第1軸相垂直的第2軸系中進(jìn)行擺動；平衡錘(4)，它設(shè)置在上述活動部(3d)上；活動電極，它形成在上述活動部(3d)上；以及基板(1)，其上形成了與上述活動電極相對置的固定電極(1a)，上述活動電極和上述固定電極(1a)中的至少一種設(shè)置了多個，用于檢測上述活動電極和上述固定電極(1a)之間的靜電電容。
文檔編號G01C9/06GK1444012SQ0311989
公開日2003年9月24日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者石黑克之, 小野泰一, 長谷川和男, 橋本大一 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社