静电电容式传感器制造技术

本发明专利技术涉及静电电容式传感器，使其具有安装自由度等，同时不必校正由平衡锤引起的活动部向垂直方向的位移，即可根据静电电容的变化而检测出传感器的倾斜和加速度等。该传感器具有：固定基板（１），它形成固定电极（１ａ）；活动部（３ｄ），它具有活动电极，该活动电极与上述固定电极（１ａ）之间保持一定间隙布置成面对面的状态，能相对于上述固定基板（１）进行摆动；平衡锤（４），它设置在上述活动部（３ｄ）上；以及支承体（１ｂ），它被布置在上述固定基板（１）和上述平衡锤（４）之间，用于支承上述活动部（３ｄ），并使其摆动自如，上述固定电极和活动电极（１ａ）中至少一种设置了许多个。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静电电容式传感器，尤其涉及能根据固定电极和活动电极之间的静电电容来检测倾斜和加速度等的传感器结构。
技术介绍
利用静电电容变化的静电电容式传感器，例如图14所示的传感器是众所周知的。该传感器如图14所示，在面对面布置的基板1000、1003上，分别形成电极1001、1002和电极1004，一边的电极1001、1002设置在固定基板1000上，同时，另一边的电极1004设置在具有挠性的活动基板1003上，其功能是作为活动电极能相对于固定电极1001、1003进行摆动。并且，在该活动基板1003上安装了平衡锤1005，在传感器倾斜或外部应力作用于传感器上时，该平衡锤1005使活动基板1003变形，使上述固定电极和活动电极之间的静电电容P发生变化。并且，通过测量该电容变化而能检测出倾斜或外力等。但是，在上述结构中，由于平衡锤1005的重量，活动基板1003处于稍有挠曲变形的状态，活动基板1003和固定基板1000的间隙很难保持一定，也有误差。并且，基于被检测静电电容的信号中，作为偏差，除了上述活动基板1003变形所造成的静电电容的变化外，还包括由于该活动电极1004位移而造成的静电电容的增加量在内。该偏差，在传感器倾斜角θ小的情况下，重力方向和活动基板1003的位移方向一致，偏差增大；在传感器倾斜接近垂直的情况下重力方向和位移方向垂直，所以，偏差几乎为零。因此，在使传感器倾斜的情况下，如图15所示，由活动电极1004和固定电极1001、1002构成的电容器A、B的静电电容Pa、Pb，当传感器的倾斜角θ大致为±30°时分别达到极大值，形成了这样的变化曲线。因此，当检测传感器的倾斜时，其检测范围为±30°，角度范围极窄。并且，在Pa和Pb的差分(Pa-Pb)中，如图15所示，当传感器的倾斜角θ为±θ°(换算成对平衡锤1005的作用力时为±F。)时分别达到极大值或极小值，形成S字形的曲线变化。达到该极大值或极小值的倾斜角θ。也取决于传感器的结构，但大约为60°左右，在由于静电电容的差分而检测出倾斜的情况下，也使该检测范围限定在±60°左右的窄小角度范围内。并且，在把传感器安装到外部装置上的情况下，因为倾斜等检测范围小，所以其安装的自由度减小，这也是缺陷。再有，静电电容P对作用于平衡锤1005上的力有极大值变化，所以，当从电容变化来求倾斜角θ的情况下，对于上述位移所造成的活动电极1003的垂直方向的变化量必须进行校正运算，计算很复杂。因此，处理电路价格昂贵，同时，由于校正运算而使检测精度降低。
技术实现思路
本专利技术正是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供这样一种静电电容式传感器，即使对于平衡锤造成的活动部向垂直方向的位移不进行校正，也能根据固定电极和活动电极之间的静电电容而检测出作用于平衡锤上的力。为了达到上述目的，本专利技术的静电电容式传感器，其特征在于具有固定基板，它形成有固定电极；活动部，它具有活动电极，该活动电极与上述固定电极之间保持一定间隙布置成面对面的状态，能相对于上述固定电极进行摆动；平衡锤，它设置在上述活动部上；以及支承体，它被布置在上述固定基板和上述平衡锤之间，用于支承上述活动部，并使其摆动自如，上述固定电极和活动电极中至少一方设置了许多个，上述固定电极和活动电极之间的静电电容根据上述活动部的移动而变化。若采用本结构，则活动部以上述支承体对平衡锤的支承位置为中心能摆自如。这时，由于活动部直接或间接地受到支承体的支承，所以，活动部不是根据平衡锤的重量而进行位移，支承位置上的活动部和固定基板的间隙不受传感器倾斜的影响，始终保持一定。因此，固定电极和活动电极之间的静电电容相对于传感器的倾斜角在最大-90°～+90°的范围内没有极大值，而是按照一比一的关系进行增减，即使在传感器倾斜安装的情况下，也能检测其离开安装位置的倾斜度和外力等。所以，不影响安装的自由度。并且，静电电容对倾斜和外力没有极大值，而是按一比一的关系进行变化，所以，能扩大检测范围。再有，活动部由支承体进行支承，所以，活动部在垂直方向上不变化，因此，能省略对该位移进行校正的校正运算。这样，能防止由于进行校正运算而造成检测精度降低。而且，上述支承体也可以和上述固定基板构成一个整体。若采用该结构，则与另外设置支承体的情况相比，能以更高的精度来决定支承体和固定电极的位置关系，能提高静电电容的检测精度。并且，能减少零件数量，能降低成本。在此情况下，最好在上述活动部与上述支承体相搭接的位置上，形成一种对上述支承体的前端部进行接纳的凹部。若采用该结构，则支承体对活动部的支承位置被固定在上述凹部上，所以，能提高活动部和固定基板的位置精度，在传感器为水平的中立状态时，使活动部和固定基板大致平行，这样进行定位，能使偏差不易产生。并且，活动部平常以相同的支承位置为中心进行摆动，所以检测精度稳定。并且，也可以使上述支承体与上述平衡锤构成一个整体。若采用该结构，则能以高精度来决定支承体的支承位置和平衡锤的重心位置的位置关系。例如，从结构上使上述支承位置与平面图的平衡锤的重心位置相一致，即可使活动部相对于固定电极进行摆动时平衡性良好。在此情况下，最好在上述固定基板与上述支承体相搭接的位置上形成一种对上述支承体的前端部进行接纳的凹部。若采用该结构，则能提高固定基板和活动部的位置精度，在中立状态下不易产生偏差。并且，由于活动部平常以相同的支承位置为中心进行摆动，所以，检测精度稳定。再有，也可以使上述支承体与上述活动部构成一个整体。在此情况下，最好在上述固定基板与上述支承体相搭接的位置上形成一种对上述支承体的前端部进行接纳的凹部。若采用该结构，则能提高固定基板和活动部的位置精度，在中立状态下不易产生偏差。并且，由于活动部平常以相同的支承位置为中心进行摆动，所以，检测精度稳定。并且，也可利用上述支承体来对上述活动部施加作用力，使其向与上述固定基板相反的一侧移动。若采用该结构，则即使传感器颠倒使平衡锤变成固定基板的下侧的情况下，也不会使活动部离开支承体，所以，传感器无论以什么姿势进行安装也都能对传感器的倾斜和外力等进行检测。上述活动部也可以通过能变形的多个连结部而用支承部进行支承。若采用该结构，则活动部容易摆动，能增大静电电容的变化量，提高检测精度。而且，由于活动部由支承体进行支承，所以，该连结部不易受到平衡锤的力。因此，也能使连结部变细，使活动部容易摆动。这样，能增大静电电容的变化量，能提高传感器灵敏度。也可以把上述支承体安装在上述固定基板上。若采用该结构，则活动部和固定基板之间的间隙由支承体决定。因此，不需要在支承体和固定基板之间另外设置间隙保持用的衬垫等，能减小零件数量。并且，支承部和活动部被设置在同一平面上，两者利用能弹性变形的多个连结部来进行连结，在此情况下活动部在支承体的作用下能向与固定基板相反的一侧移动，所以，即使传感器颠倒的情况下活动部也不会离开支承体。因此，传感器无论是什么姿势也都能对传感器的倾斜和外力等进行检测。也可以利用导电材料来构成上述支承体、上述连结部和上述活动部，把连接电极设置在上述固定基板上，进一步直接或通过金属衬垫来把上述支承体安装到上述连接电极上。若采用这种结构，则接地电位和驱动信号等电信号自接或通过金属衬垫从连接电极供给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电电容式传感器，其特征在于具有： 固定基板，它形成有固定电极； 活动部，它具有活动电极，该活动电极与上述固定电极之间保持一定间隙布置成面对面的状态，能相对于上述固定电极进行摆动； 平衡锤，它设置在上述活动部上；以及 支承体，它被布置在上述固定基板和上述平衡锤之间，用于支承上述活动部，并使其摆动自如， 上述固定电极和活动电极中至少一方设置了许多个， 上述固定电极和活动电极之间的静电电容根据上述活动部的移动而变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石黑克之，小野泰一，长谷川和男，桥本大一，
申请(专利权)人：阿尔卑斯电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]