CN115836373A - 静电电容检测装置以及制造方法 - Google Patents

Abstract

静电电容检测装置具备：第一基板；检测电极，设于第一基板的表面，检测操作体相对于操作面的接近；寄生电容耦合导体，设于第一基板的背面侧；第一外周电极，在第一基板的表面中以包围检测电极的方式设置；以及多个侧方电极，以包围检测电极的方式排列设置，沿着第一基板的厚度方向延伸，并且与第一外周电极以及寄生电容耦合导体分别连接。

Description

静电电容检测装置以及制造方法

技术领域

本发明涉及静电电容检测装置以及制造方法。

背景技术

以往，已知有基于设于操作面的检测电极中的静电电容的变化，来检测操作体相对于操作面的接近状态的静电电容检测装置。此外，在这种检测装置中，已知有在检测电极的背面侧重叠地设置屏蔽电极的技术。

例如在下述专利文献1中公开了具备检测电极、包围检测电极的环状屏蔽电极膜、以及配置于检测电极的下侧的屏蔽电极膜的电极系统，并公开了环状屏蔽电极膜与屏蔽电极膜经由过孔(via)导电连接的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-286314号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在以往的静电电容检测装置中，检测电极与静电电容检测装置的周围的外部接地电容耦合，由此，例如即使在人接近静电电容检测装置的侧面的情况下，检测电极的自电容的变化变大，担心误检测为操作体接近操作面。

用于解决课题的手段

一实施方式的静电电容检测装置具备：第一基板；检测电极，设于第一基板的表面，检测操作体相对于操作面的接近；寄生电容耦合导体，设于第一基板的背面侧；第一外周电极，在第一基板的表面中以包围检测电极的方式设置；以及多个侧方电极，以包围检测电极的方式排列设置，沿着第一基板的厚度方向延伸，并且与第一外周电极以及寄生电容耦合导体分别连接。

发明效果

根据一实施方式，能够容易地提供能够抑制误检测的小型的静电电容检测装置。

附图说明

图1是一实施方式的静电电容检测装置的俯视图。

图2是一实施方式的静电电容检测装置的A-A剖视图。

图3是表示一实施方式的静电电容检测装置所具备的各导电层的构成的立体图。

图4是示意地表示比较例的静电电容检测装置的电容耦合的图。

图5是示意地表示比较例的静电电容检测装置的电容耦合的图。

图6是示意地表示比较例的静电电容检测装置的电容耦合的图。

图7是示意地表示一实施方式的静电电容检测装置的电容耦合的图。

图8是示意地表示一实施方式的静电电容检测装置的电容耦合的图。

图9是示意地表示一实施方式的静电电容检测装置的电容耦合的图。

图10是表示静电电容值的变化的图表(Graph)。

图11是第一变形例的静电电容检测装置的俯视图。

图12是第一变形例的静电电容检测装置的B-B剖视图。

图13是第二变形例的静电电容检测装置的俯视图。

图14是第二变形例的静电电容检测装置的C-C剖视图。

图15是第三变形例的静电电容检测装置的俯视图。

图16是第三变形例的静电电容检测装置的D-D剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式进行说明。

图1是一实施方式的静电电容检测装置100的俯视图。如图1所示，静电电容检测装置100是整体上具有薄型的长方体形状的装置。静电电容检测装置100的表面成为操作面100A。静电电容检测装置100能够通过静电电容的变化来检测操作者的手相对于操作面100A的接近状态。

例如静电电容检测装置100设置于汽车等车辆的规定位置(例如门把手、中央控制台等)，用于根据操作者的手的接近状态，控制车辆的电组件(例如门锁、音响、空调等)的动作。但是，不限于此，静电电容检测装置100也可以用于任意的用途。

图2是一实施方式的静电电容检测装置100的A-A剖视图。图3是表示一实施方式的静电电容检测装置100所具备的各导电层L1～L4的构成的立体图。

如图2所示，静电电容检测装置100从操作面100A侧起依次具有第二基板112-2、第二基板112-1、以及第一基板111。静电电容检测装置100具有该多个基板112-2、112-1、111层叠而成的所谓的多层基板构造。各基板112-2、112-1、111是在俯视时具有矩形形状的平板状的部件。作为各基板112-2、112-1、111，例如使用PWB(Printed Wiring Board：印刷电路板)。

此外，如图2以及图3所示，静电电容检测装置100从操作面100A侧起依次具有第一导电层L1、第二导电层L2、第三导电层L3、以及第四导电层L4。第一导电层L1形成于第二基板112-2的表面(即，操作面100A)。第二导电层L2形成于第二基板112-2与第二基板112-1之间。第三导电层L3形成于第二基板112-1与第一基板111之间。第四导电层L4形成于第一基板111的背面。各导电层L1～L4是具有导电性的薄膜状的层。例如，各导电层L1～L4使用各种导电膜(例如铜膜)而形成。

此外，如图2以及图3所示，在第三导电层L3的中央部设有俯视时矩形形状(比各基板112-2、112-1、111所成的矩形形状小的矩形形状)的检测电极121。检测电极121检测操作体相对于操作面100A的接近。具体而言，检测电极121通过在该检测电极121中流动的电流发生变化来检测操作体相对于操作面100A的接近。如图2所示，检测电极121连接于控制电路140。控制电路140驱动检测电极121，通过测定在检测电极121中流动的电流的变化，能够检测操作者的手指相对于操作面100A的接近状态。

此外，如图2以及图3所示，在第四导电层L4设有寄生电容耦合导体122。寄生电容耦合导体122具有在俯视时在整个区域上覆盖第二基板112-2的背面的形状(即，矩形形状)。如图2所示，寄生电容耦合导体122连接于控制电路140。寄生电容耦合导体122被从控制电路140施加具有与检测电极121的驱动信号同步的波形的驱动信号。由此，寄生电容耦合导体122成为与检测电极121相同的电位，并与静电电容检测装置100的周围的外部接地10(参照图2)电容耦合，能够防止外部接地10与检测电极121电容耦合。另外，在上述的实施例中，控制电路140对检测电极121与寄生电容耦合导体122都施加驱动信号，但也可以不必对检测电极121施加驱动信号。这是因为，由于检测电极121与寄生电容耦合导体122电容耦合，因此通过对寄生电容耦合导体122施加驱动信号，能够对电容耦合的检测电极121也施加与寄生电容耦合导体122同步的波形信号。

此外，如图2以及图3所示，在第一导电层L1、第二导电层L2、以及第三导电层L3的每一个，分别设有俯视时包围检测电极121的矩形框状的第二外周电极124-2、第二外周电极124-1、以及第一外周电极123。

此外，如图1～图3所示，静电电容检测装置100在检测电极121的周围，具备以包围检测电极121的方式排列设置的多个通孔(through hole)130。通孔130在贯通孔的内壁面形成有导体膜(例如铜膜)，为“侧方电极”的一例。如图2所示，各通孔130从静电电容检测装置100的表面(即，操作面100A)至静电电容检测装置100的底面为止，贯通静电电容检测装置100而被设置。如图2所示，各通孔130与各个第二外周电极124-2、第二外周电极124-1及第一外周电极123以及寄生电容耦合导体122，物理连接且电连接。由此，在一实施方式的静电电容检测装置100中，多个通孔130的每一个、和第二外周电极124-2、第二外周电极124-1及第一外周电极123的每一个，与寄生电容耦合导体122一同成为与检测电极121相同的电位，并与静电电容检测装置100的周围的外部接地10电容耦合，从而能够防止外部接地10与检测电极121电容耦合。作为一例，通孔的内径为0.6mm，通孔的设置间隔为1.0mm。

一实施方式的静电电容检测装置100在操作面100A沾水的情况下，通过使侧方电极向检测电极121的周围的检测面侧突出，从而能够使检测电极121的静电电容的变化相对较小。另一方面，在一实施方式的静电电容检测装置100中，在操作者的手指接近操作面100A的情况下，由于操作者的手指位于与检测电极121对置的位置，因此检测电极121的静电电容的变化几乎不受多个通孔130的影响，而仅因与操作者的手指的电容耦合而产生，所以能够使该变化相对较大。因而，能够进行沾水的情况与操作者的手指接近的情况的识别。

以下，使用比较例详细地进行说明。图4～图6是示意地表示比较例的静电电容检测装置20的电容耦合的图。图7～图9是示意地表示一实施方式的静电电容检测装置100的电容耦合的图。图10是表示静电电容值的变化的图表。

如图4～图6所示，比较例的静电电容检测装置20具有检测电极21以及寄生电容耦合导体22。比较例的静电电容检测装置20在检测电极21配置于检测面20A这一点、以及未设有通孔130、第二外周电极124-2、第二外周电极124-1以及第一外周电极123这一点与一实施方式的静电电容检测装置100不同。

在比较例的静电电容检测装置20中，如图4所示，在无手指的接近、且无沾水的初始状态下，检测电极21在剖面视时，在180度的范围内与周围的外部接地10电容耦合。如图5所示，在水W附着于检测面20A的情况下，由于作为电介质的水W介于检测电极21与外部接地10之间，因此静电电容值大幅改变。如图6所示，在手指接近的情况下，由于人可以视作接地，因此静电电容值也大幅改变。因此，比较例的静电电容检测装置20如图10中三角的图示(plot)所示，在水W附着于检测面20A的情况下、以及手指接近的情况下，静电电容值的变化量大致相同，因此难以辨别两者。

另一方面，在一实施方式的静电电容检测装置100中，检测电极121从操作面100A分离，并且与寄生电容耦合导体122接近地配置，此外，由于形成有第二外周电极124-2、第二外周电极124-1、第一外周电极123以及通孔130，从而在检测电极121的周围，配置向操作面100A侧突出的侧方电极。在一实施方式的静电电容检测装置100中，如图7所示，在无手指的接近且无沾水的初始状态下，检测电极121在比180度窄的角度范围(例如100度的范围)内与周围的外部接地10电容耦合。因此，由检测电极121检测的静电电容值与比较例相比成为较小的值。如图8所示，在水W附着于操作面100A的情况下，由于作为电介质的水W介于检测电极121与外部接地10之间，因此静电电容值发生变化。但是，该静电电容值的变化为比180度窄的角度范围内的与外部接地10电容耦合中的静电电容值的变化，因此由检测电极121检测的静电电容值的变化量与比较例相比变小。如图9所示，在手指接近的情况下，与侧面电极的有无几乎无关地，检测电极121与手指电容耦合，因此由检测电极121检测的静电电容值与比较例同样成为较大的值。因此，一实施方式的静电电容检测装置100如图10中四边形的图示所示，由于在水W附着于检测面20A的情况下、以及在手指接近的情况下，静电电容值的变化量不同，因此能够辨别两者。

另外，在一实施方式的静电电容检测装置100中，在通过对寄生电容耦合导体122施加驱动电压，从而使电容耦合后的检测电极的电位发生变化的情况下，能够增大检测电极121与寄生电容耦合导体122、通孔130、第二外周电极124-2、第二外周电极124-1、第一外周电极123的静电电容值，并且相对于检测电极121与水W或手指的电容耦合为并联连接的关系，能够减少水W或手指接近的情况下的静电电容值的变化。

特别是，一实施方式的静电电容检测装置100通过形成多个通孔130，能够相对容易地实现寄生电容耦合导体122相对于检测电极121的周围的功能扩展。因此，根据一实施方式的静电电容检测装置100，可提供能够抑制操作面100A的沾水所致的误检测的小型的静电电容检测装置100。

另外，一实施方式的静电电容检测装置100的制造方法至少包含：在第一基板111的表面形成检测电极121的检测电极形成工序、在第一基板111的背面形成寄生电容耦合导体122的寄生电容耦合导体形成工序、在第一基板111的表面形成第一外周电极123的第一外周电极形成工序、以及以包围检测电极121的方式排列形成多个通孔130的侧方电极形成工序。

(第一变形例)

接下来，参照图11以及图12，对一实施方式的静电电容检测装置100的第一变形例进行说明。图11是第一变形例的静电电容检测装置100-2的俯视图。图12是第一变形例的静电电容检测装置100-2的B-B剖视图。

如图11以及图12所示，第一变形例的静电电容检测装置100-2在操作面100A(即，第一导电层L1)设有多个(在图11以及图12所示的例子中为四根)操作面电极132这一点上与一实施方式的静电电容检测装置100不同。

多个操作面电极132是沿Y轴方向呈直线状延伸的带状的电极。如图11所示，多个操作面电极132的各自的两端部的每一个，与第二外周电极124-2物理连接且电连接。因此，多个操作面电极132分别经由第二外周电极124-2以及多个通孔130，电连接于寄生电容耦合导体122。由此，多个操作面电极132分别作为寄生电容耦合导体122的扩展部发挥功能，与寄生电容耦合导体122一同成为与检测电极121相同的电位。

在第一变形例的静电电容检测装置100-2中，与前述的一实施例相比，由于能够使与静电电容检测装置100-2的周围的接地电容耦合的检测电极的范围为更窄的范围，因此能够进一步减小沾水时的电容变化。因此，根据第一变形例的静电电容检测装置100-2，能够进一步抑制操作面100A的沾水所致的误检测。

另外，操作面电极132的根数既可以为三根以下，也可以为五根以上。此外，静电电容检测装置100-2也可以具备沿X轴方向延伸的多个操作面电极132。此外，静电电容检测装置100-2也可以具备沿X轴方向延伸的多个操作面电极132、以及沿Y轴方向延伸的多个操作面电极132双方(即，相互交叉的多个操作面电极132)。

(第二变形例)

接下来，参照图13以及图14对一实施方式的静电电容检测装置100的第二变形例进行说明。图13是第二变形例的静电电容检测装置100-3的俯视图。图14是第二变形例的静电电容检测装置100-3的C-C剖视图。

如图13以及图14所示，第二变形例的静电电容检测装置100-3与一实施方式的静电电容检测装置100不同的是在俯视时与检测电极121重叠的区域设有多个第二通孔134这一点。

多个第二通孔134分别从静电电容检测装置100的表面(即，操作面100A以及第一导电层L1)至静电电容检测装置100的底面(即，第四导电层L4)为止，贯通静电电容检测装置100地设置。如图2所示，多个第二通孔134分别与寄生电容耦合导体122物理连接且电连接。由此，多个第二通孔134分别作为寄生电容耦合导体122的扩展部发挥功能，与寄生电容耦合导体122一同成为与检测电极121相同的电位。另外，虽然多个第二通孔134分别贯通检测电极121，但不与检测电极121电连接。

在第二变形例的静电电容检测装置100-3中，与上述的一实施例相比，由于使与静电电容检测装置100-3的周围的接地电容耦合的检测电极的范围为更窄的范围，因此能够进一步减小沾水时的电容变化。因此，根据第二变形例的静电电容检测装置100-3，能够进一步抑制操作面100A的沾水所致的误检测。

(第三变形例)

接下来，参照图15以及图16对一实施方式的静电电容检测装置100的第三变形例进行说明。图15是第三变形例的静电电容检测装置100-4的俯视图。图16是第三变形例的静电电容检测装置100-4的D-D剖视图。

如图15以及图16所示，第三变形例的静电电容检测装置100-4与一实施方式的静电电容检测装置100不同的点是，在操作面100A(即，第一导电层L1)设有在第一变形例中说明的多个(在图15以及图16所示的例子中为三根)操作面电极132，而且，在多个操作面电极132分别连接有在第二变形例中说明的多个第二通孔134。

在第三变形例的静电电容检测装置100-4中，多个操作面电极132的每一个以及多个第二通孔134的每一个，与寄生电容耦合导体122电连接。由此，在第三变形例的静电电容检测装置100-4中，多个操作面电极132的每一个以及多个第二通孔134的每一个作为寄生电容耦合导体122的扩展部发挥功能，与寄生电容耦合导体122一同成为与检测电极121相同的电位。

在第三变形例的静电电容检测装置100-4中，与上述的一实施例相比，由于使与静电电容检测装置100-4的周围的接地电容耦合的检测电极的范围为更窄的范围，因此能够进一步减小沾水时的电容变化。因此，根据第三变形例的静电电容检测装置100-4，能够进一步抑制操作面100A的沾水所致的误检测。

另外，在第三变形例的静电电容检测装置100-4中，在第二导电层L2也与第一导电层L1同样地设有与第二通孔134连接的操作面电极132。

以上，详细叙述了本发明的一实施方式，但本发明不限于这些实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形或者变更。

例如在一实施方式中，作为侧面电极的一例使用了通孔130，但不限于此，例如侧面电极既可以是具有贯通基板的板状或者棒状的部件，也可以是在形成于基板的侧面的半圆筒形的凹部的内壁面形成的部件(即，通孔被分割为一半)。此外，例如侧面电极也可以是具有配置为包围静电检测电极的壁状的部件。

此外，例如在一实施方式中，静电电容检测装置100具有四个导电层L1～L4，但不限于此，例如静电电容检测装置既可以具有三个以下的导电层，也可以具有五个以上的导电层。

此外，例如在一实施方式中，静电电容检测装置100具有两张第二基板112-1、112-2，但不限于此，例如，静电电容检测装置既可以具有一张第二基板，也可以具有三张以上的第二基板。

此外，例如在一实施方式中，寄生电容耦合导体122设于第一基板111的背面，但不限于此，例如静电电容检测装置也可以在第一基板111的背面侧具有第三基板，在该第三基板的表面或者背面设有寄生电容耦合导体122。

本国际申请要求基于2020年7月16日申请的日本专利申请第2020-122236号的优先权，该申请的全部内容引入本国际申请中。

附图标记说明

100、100-2、100-3、100-4 静电电容检测装置

100A 操作面

111 第一基板

112-1、112-2 第二基板

121 检测电极

122 寄生电容耦合导体

123 第一外周电极

124-1、124-2 第二外周电极

130 通孔

132 操作面电极

134 第二通孔

140 控制电路

L1 第一导电层

L2 第二导电层

L3 第三导电层

L4 第四导电层

Claims (7)

1.一种检测装置，其特征在于，具备：

第一基板；

检测电极，设于所述第一基板的表面，检测操作体相对于操作面的接近；

寄生电容耦合导体，设于所述第一基板的背面侧；

第一外周电极，在所述第一基板的表面中以包围所述检测电极的方式设置；以及

多个侧方电极，以包围所述检测电极的方式排列设置，沿着所述第一基板的厚度方向延伸，并与所述第一外周电极以及所述寄生电容耦合导体分别连接。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述侧方电极为通孔。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，

所述通孔的设置间隔比所述通孔的长度短。

4.如权利要求1～3中任一项所述的检测装置，其特征在于，

还具备相对于所述第一基板的表面重叠设置的一个或者多个第二基板，

所述一个或者多个第二基板分别具有以俯视时包围所述检测电极的方式设置的第二外周电极，

所述多个通孔中的每一个通孔还连接于所述一个或者多个第二基板各自的所述第二外周电极。

5.如权利要求1～4中任一项所述的检测装置，其特征在于，

所述寄生电容耦合导体设于所述第一基板的背面。

6.如权利要求1～4中任一项所述的检测装置，其特征在于，

还具备相对于所述第一基板的背面重叠设置的一个或者多个第三基板，

所述寄生电容耦合导体设于所述一个或者多个第三基板中的任一个所述第三基板。

7.一种制造方法，其特征在于，包含：

检测电极形成工序，在第一基板的表面形成检测操作体相对于操作面的接近的检测电极；

寄生电容耦合导体形成工序，在所述第一基板的背面侧形成寄生电容耦合导体；

第一外周电极形成工序，在所述第一基板的表面形成以包围所述检测电极的方式设置的第一外周电极；以及

侧方电极形成工序，以包围所述检测电极的方式排列形成多个侧方电极，所述多个侧方电极沿着所述第一基板的厚度方向延伸、并且与所述第一外周电极以及所述寄生电容耦合导体分别连接。

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