静电电容式传感器制造技术

一种静电电容式传感器，其特征在于，包括： 检测部件； 第１电极，与所述检测部件相对； 第２电极，在所述检测部件和所述第１电极之间，与所述第１电极之间构成电容元件且随着所述检测部件发生位移，可沿与其相同的方向位移； 一个或多个第１开关用电极，与所述检测部件相对； 一个或多个第２开关用电极，在所述检测部件和所述第１开关用电极之间，相对于所述第１开关用电极且与所述第１开关用电极相隔离地设置，同时，随着所述检测部件发生位移，可与所述第１开关用电极接触； 配置所述第１和第２开关用电极，使在所述检测部件的位移方向上重叠所述第１和所述第２电极； 利用输入到所述第１电极的信号，通过检测因所述第１电极和所述第２电极的间隔变化引起的所述电容元件的静电容量值的变化，可识别所述检测部件的位移。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适合用于检测从外部所施加的力的静电电容式传感器。在静电电容式传感器中，可输入具有规定动态范围的操作量来作为由操作者所施加的力的大小。尤其是，由两个电极形成静电电容元件，根据因电极间隔的变化引起的静电容量值的变化进行力的检测的静电电容式感力传感器可实现构造简单且成本低的优点，所以在各个领域内被实用化。例如，在特开平7-200164号公报中公开了如图21所示的静电电容式传感器。静电电容式传感器510由衬底520、设置在衬底520上的弹性橡胶板530、设置在弹性橡胶板530下面的电极部540、设置在衬底520上面的电极部500～504(参照图22)、将弹性橡胶板530支撑固定到衬底520的压板560、设置在衬底520下面的电子装置580构成。另外，如图22所示，电极部500～504由相对于Y轴线对称配置的电极部501、502，相对于X轴线对称配置的电极部503、504，和配置在这些电极外侧的圆环状的电极部500构成。另外，电极部540的外围部分与接地的电极部500接触，经电极部500接地。当操作者按下弹性橡胶板530时，随着该按下力电极部540位移到下方，其与四个电极部501～504之间的距离发生变化。这样，分别在四个电极部501～504与电极部540之间构成的电容元件的静电容量值发生变化。因此，通过检测该静电容量值的变化，可得知操作者所施加的力的大小和方向。但是，虽然静电电容式传感器510适合用作可识别操作者按下弹性橡胶板530时的力的大小的装置(感力传感器)，但是不适合用作具有切换不同的两个状态(例如，ON状态或OFF状态)的开关功能的装置。因此，在将静电电容式传感器510组装到作为具有向各方向的开关功能的装置的设备情况下，很难原样利用静电电容式传感器510，需要另外设有对应于各个方向的开关功能。根据本专利技术的第1方面，提供了一种静电电容式传感器，包括检测部件；与所述检测部件相对的第1电极；在所述检测部件和所述第1电极之间，于所述第1电极之间构成电容元件且随着所述检测部件发生位移，可与此沿同方向位移的第2电极；与所述检测部件相对的一个或多个第1开关用电极；在所述检测部件与所述第1开关用电极之间，相对于所述第1开关用电极且与所述第1开关用电极相隔离地设置的同时，随着所述检测部件发生位移，可与所述第1开关用电极接触的一个或多个第2开关用电极；配置所述第1和所述第2开关用电极，使其在所述检测部件的位移方向上重叠所述第1和所述第2电极，利用输入到所述第1电极的信号，根据检测出因所述第1电极和所述第2电极的间隔变化而引起的所述电容元件的静电容量值的变化，可识别所述检测部件的位移。根据这样的构成，由于通过检测出因第1电极和第2电极的间隔变化而引起的电容元件的静电容量值的变化，可识别检测部件的位移，所以可识别从外部施加到检测部件的力的大小。另外，因为可识别第1开关用电极和第2开关用电极有无接触，所以可将此作为开关功能来利用。因此，本专利技术的静电电容式传感器可用作具有将检测部件的位移(从外部施加到检测部件的力的大小)作为信号(模拟信号)输出功能的装置或/和具有开关功能的装置。由此，该静电电容式传感器具有可用作上述其中一个装置的复合设备的功能，故不需要合并所述两个用途重新制造。另外，配置第1和第2开关用电极与第1和第2电极，使之在检测部件的位移方向上重叠(例如，在上下方向上为两层)。因此，通过将第1和第2开关用电极配置到第1或第2电极的内侧，使第1和第2开关用电极实质上与第1和第2电极设置在同一面上的情况下，第1或第2电极的有效面积变小，几乎不会显著降低静电电容式传感器的灵敏度。另外，由于通过将第1和第2开关用电极配置到第1或第2电极的外侧，设置在该传感器中所包含的各电极，所以几乎不会使所需的面积变得较大，使该传感器大型化。所谓“可识别检测部件的位移”与“可识别从外部施加到检测部件的力”具有大致相同的意思。另外，本专利技术的静电电容式传感器也可还包括第1衬底，相对于所述第1电极配置到与所述第2电极相反一侧，在其表面上设有所述第1电极；第2衬底，相对于所述第2电极配置到与所述第1电极相反一侧，在其表面上设有所述第2电极；第1开关用衬底，相对于所述第1开关用电极配置到与所述第2开关用电极相反一侧，在其表面上设有所述第1开关用电极；第2开关用衬底，相对于所述第2开关用电极配置到与所述第1开关用电极相反一侧，在其表面上设有所述第2开关用电极。根据这样的构成，由于第1和第2电极以及第1和第2开关用电极被设置在衬底上，所以可将这些电极容易地配置到合适的位置上，来简化传感器的制造工序。另外，本专利技术的静电电容式传感器可以是这样，所述第1衬底、所述第2衬底、所述第1开关用衬底和所述第2开关用衬底是一个具有挠性的公共衬底。根据这样的构成，在将各电极设置到一个公共衬底上后，通过适当弯曲该公共衬底来制造传感器。因此，简化了传感器的制造工序。另外，由于一体构成(单元化)本专利技术的传感器的传感器部，所以即使变更传感器的外观或检测部，也可得到可共用的传感器部。进一步，在该情况下，由于可被安装到例如形成电路图案(布线)的电路衬底上，所以不会减小该电路衬底的有效布线面积。另外，本专利技术的静电电容式传感器也可以是这样，所述第1电极、所述第2电极、所述第1开关用电极和所述第2开关用电极都被设置到所述公共衬底的一个面上。根据这样的构成，由于各电极都被设置到一个公共衬底的一个面上，所以可进一步简化传感器的制造工序，降低制造成本。另外，本专利技术的静电电容式传感器也可以是这样，配置所述第1和所述第2开关用电极，使之比所述第1和所述第2电极电极还接近于所述检测部件。根据这样的构成，在第1电极和第2电极之间的间隔发生变化之前，可容易改变第1开关用电极和第2开关用电极的间隔，在优先利用第1和第2开关用电极间的开关功能的情况下最好。另外，本专利技术的静电电容式传感器也可以是这样，设有多个所述第1和所述第2电极，或者，所述第1和所述第2开关用电极组。根据这样的构成，通过将各组用于识别不同方向的力，可用作具有识别多维力功能的装置和/或具有开关功能的装置。附图说明图12是根据本专利技术第2实施例的静电电容式传感器的模式截面图；图13是表示包含在图12的静电电容式传感器中的多个电极的配置的截面图；图14是对于图12所示的静电电容式传感器的构成的等效电路图；图15是根据本专利技术第2实施例变形例的静电电容式传感器的模式截面图；图16是表示包含在图15的静电电容式传感器中的多个电极配置的截面图；图17是表示包含在图15的静电电容式传感器中的焊盘的简略构成；图18是对于图15所示的静电电容式传感器的构成的等效电路图；图19是说明图15所示的静电电容式传感器的模式切换用的图；图20是根据本专利技术的第1实施例的变形例的静电电容式传感器的模式截面图；图21是现有的静电电容式传感器的模式截面图；图22是表示形成在图21的静电电容式传感器衬底上的多个电极的配置图。首先，参照图1～图5，说明根据本专利技术的第1实施例的静电电容式传感器1的构成。图1是根据本专利技术的第1实施例的静电电容式传感器的模式截面图。图2是表示包含在图1的静电电容式传感器中的多个电极配置的截面图。图3是表示包含在图1的静电电容式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：森本英夫，
申请(专利权)人：新田株式会社，
类型：发明
国别省市：