电容式传感器制造技术

在基板（２０）上与位移电极（４０）对置来形成电容元件电极（Ｅ１）及基准电极（Ｅ３１），配置具有圆顶形状的开关可动电极（Ｅ２１），使其与基准电极（Ｅ３１）接触，并且与基准电极（Ｅ３１）的内侧形成的开关固定电极（Ｅ１１）隔离并对其进行覆盖。对检测部件（３０）实施操作，开关可动电极（Ｅ２１）的顶部近旁发生位移，与开关固定电极（Ｅ１１）接触后，开关变为“开”状态。此外，能够根据位移电极（４０）和电容元件电极（Ｅ１）之间构成的电容元件（Ｃ１）的电容值的变化来识别施加到检测部件（３０）上的力的大小。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电容式传感器，特别涉及适合用于进行多维方向操作输入、并且也可用作具有开关功能的装置的电容式传感器。
技术介绍
电容式传感器一般被用作将操作者施加的力的大小及方向变换为电信号的装置。例如，游戏机的输入设备采用包含进行多维方向操作输入的电容式压力传感器(所谓的操纵杆)的装置。电容式传感器能够输入具有规定的动态范围的操作量，作为从操作者传来的力的大小。此外，也被用作能够将施加的力分解为各方向分量来检测的二维或三维压力传感器。特别是由2个电极形成电容元件、根据电极间隔的变化所引起的电容值的变化来检测力的电容式压力传感器具有能够简化结构、降低成本的优点，所以在各种领域被实用化。例如，日本国特开平7(1995)-200164号公报公开了图30所示的电容式传感器。电容式传感器510包括基板520；基板520上设置的弹性橡胶板530；弹性橡胶板530的底面上设置的电极部540；基板520的顶面上设置的电极部500～504(参照图31)；将弹性橡胶板530支持固定在基板520上的压板560；以及基板520的底面上设置的电子装置580。此外，如图31所示，电极部500～504包括关于Y轴线对称来配置的电极部501、502；关于X轴线对称来配置的电极部503、504；以及它们的外侧配置的圆环状电极部500。此外，电极部540的外周部分与接地的电极部500接触，经电极部500接地。操作者按下弹性橡胶板530后，随着该按下力，电极部540位移到下方，它和4个电极部501～504之间的距离变化。于是，4个电极部501～504分别和电极部540之间构成的电容元件的电容值变化。因此，通过检测该电容值的变化，能够知道操作者施加的力的大小及方向。然而，图30及图31所示的电容式传感器510适合用作能够识别操作者按下弹性橡胶板530时的力的大小的装置(压力传感器)，但是不适合用作具有切换2个不同状态(例如，开(ON)状态或关(OFF)状态)的开关功能的装置。因此，在将电容式传感器510作为具有切换到各方向的开关功能的装置而包含到机器中的情况下，难以直接使用电容式传感器510，需要另外设置与各方向对应的开关功能。因此，本专利技术的目的在于提供一种电容式传感器，既能用作识别各方向的力的大小的装置，也能用作具有开关功能的装置。
技术实现思路
本专利技术的电容式传感器的特征在于，包括基板，在定义XYZ三维坐标系时，规定XY平面；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，随着上述检测部件向Z轴方向的位移而向Z轴方向位移；基准电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件电连接，并且被接地或保持一定电位；第1电极，被形成在上述基板上；第2电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件构成第1电容元件；以及第3电极，被配置得与上述第1电极隔离，并且能够随着上述导电性部件的位移而与上述第1电极接触；利用输入到上述第2电极上的信号来检测上述导电性部件和上述第2电极的间隔的变化所引起的电容值的变化，能够据此来识别上述检测部件的位移、及上述第1电极和上述第3电极有无接触。通过采用这种结构，能够通过检测导电性部件和第2电极的间隔的变化所引起的第1电容元件的电容值的变化来识别检测部件的位移，所以能够识别施加到检测部件上的外力的大小。此外，能够识别第1电极和第3电极有无接触，所以能够将其用作开关功能。因此，本专利技术的电容式传感器能够用作具有将检测部件的位移(施加到检测部件上的外力的大小)作为信号(模拟信号)来输出的功能的装置或/及具有开关功能的装置。由此，该电容式传感器具有能够用作上述任一装置的复合器件的功能，无需依照上述两种用途来重新制造。此外，在本专利技术的电容式传感器中，上述第3电极可以与上述基准电极接触。由此，无需对第3电极另外设置配线。此外，在本专利技术的电容式传感器中，上述第3电极可以随着上述导电性部件的位移而在附带点击感的同时发生弹性变形。这里，为了使第3电极能够在附带点击感的同时发生弹性变形而与第1电极接触，第3电极由下述部件构成在施加某个一定以上的外力时向第1电极方向的位移速度(最好急剧地)增大，即，在施加的外力超过规定值时，与外力小于规定值时(此时的位移速度也可以为零)相比，向第1电极方向的位移速度增大。根据这种结构，在将本专利技术的电容式传感器用作具有开关功能的装置的情况下，在对检测部件实施操作时，与操作方向对应的第3电极在附带点击感的同时发生弹性变形而与第1电极接触，所以操作者能够在感到点击感的同时进行操作，能够在感觉上容易地把握执行了操作。特别是，第3电极具有圆顶形状，在其内侧配置有第1电极的情况下，在从导电性部件作用的力达到规定值时，圆顶形状的第3电极的顶部近旁急剧地发生位移，变为凹陷状态，与第1电极接触，所以能够给操作者以明显的点击感。此外，在本专利技术的电容式传感器中，在上述基准电极和上述导电性部件之间，可以构成第2电容元件。根据这种结构，导电性部件不通过直接接触、而通过电容耦合与接地或保持一定电位的基准电极电耦合。因此，传感器的耐压特性提高，几乎不会因火花电流流过而使传感器损坏，并且能够防止接触不良等故障，所以能够得到可靠性高的电容式传感器。此外，在基准电极和导电性部件之间配置了绝缘膜的情况下，也无需切除绝缘膜的一部分来使基准电极和导电性部件接触，所以在组装及安装方面也很有利。此外，在本专利技术的电容式传感器中，最好形成有多组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极。由此，通过用各组来识别不同方向的力，能够识别多维力。此外，能够用作具有与不同方向对应的开关功能的装置。此外，本专利技术的电容式传感器可以有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，向包含这2组中的一组的电路及包含另一组的电路提供相位互不相同的信号。由此，不管包含这2组中的一组的电路和包含另一组的电路的时间常数是否相同，都能够识别检测部件的位移。此外，本专利技术的电容式传感器可以有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，包含这2组中的一组的CR电路和包含另一组的CR电路的时间常数不同。由此，能够增大通过电路的信号的相位偏离，所以能够提高检测部件的位移识别的精度。此外，能够扩大检测部件的位移可检测范围。此外，本专利技术的电容式传感器最好有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，分别输入到包含这2组中的一组的电路及包含另一组的电路中的信号的输出信号由使用逻辑元件的信号处理电路来检测，该逻辑元件进行“异或”逻辑运算、“或”逻辑运算、“与”逻辑运算、“与非”逻辑运算中的某一个。由此，能够高精度地检测输出信号，能够进一步按照需要来调整检测精度。此外，本专利技术的电容式传感器最好分别对应于上述基准电极、上述第1电极及上述第3电极、和上述第2电极来分割上述检测部件。根据这种结构，与操作方向对应的外力和与开关对应的外力被明确分离，所以能够减轻相互干扰，能够减少误操作。再者，本专利技术的电容式传感器可以使上述第2电极包含关于Y轴线对称来配置的一对第4电极、和关于X轴线对称来配置的一对第5电极。由此，能够分别识别检测部件受到的外力的X轴方向及Y轴方向的方向分量。此外，本专利技术的电容式传感器最好分别对应于上述第4电极及上述第5电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式传感器，其特征在于，包括： 基板，在定义ＸＹＺ三维坐标系时，规定ＸＹ平面； 检测部件，与上述基板对置； 导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，随着上述检测部件向Ｚ轴方向的位移而向Ｚ轴方向发生位移； 基准电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件电连接，并且接地或保持一定电位； 第１电极，被形成在上述基板上； 第２电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件构成第１电容元件；以及 第３电极，被配置得与上述第１电极隔离，并且能够随着上述导电性部件的位移而与上述第１电极接触； 能够利用输入到上述第２电极上的信号来检测上述导电性部件和上述第２电极的间隔的变化所引起的电容值的变化，据此来识别上述检测部件的位移、及上述第１电极和上述第３电极有无接触。

【技术特征摘要】
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【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：JP[日本]