CN1246673C - 检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检测装置，其目的在于可容易地进行小型化并提高检测精度。该检测装置包括：检测部(200)，设置于绝缘性基板(10)的一面侧；电路元件(300)，处理由设置于所述基板(10)的另一面侧(13R)的所述检测部(200)检测出的信号；以及布线部(H1)，连接沿厚度方向上贯通所述基板(10)设置的所述检测部(200)和所述电路元件(300)。

Description

检测装置
技术领域
本发明涉及传感器等检测装置，特别涉及传感器本体部和检测电路元件的配置技术。
背景技术
随着机器的小型化、功能提高，需要提高装入机器内部的各种检测装置(传感器)的检测精度，同时需要小型化、重量轻、消耗电力低。
例如，在摄象机等中装入用于检测手晃动造成的角度变化的角速度传感器，根据该传感器输出进行手晃动校正等控制。这样的摄象机有逐年小型化的趋势，而且检测精度极大地影响使用方便性，所以需要传感器具有高性能。
此外，通过将斜度传感器和旋转角传感器等进行小型化并装入面向家用游戏机的操作杆等，可以一个人体验迄今为止只能由大型游戏设施才能体验到的体感型游戏等。
而且，对于这样的携带机器和游戏机器以外的机器，也强烈要求高性能。
但是，通常，作为这样的检测装置，将传感器本体部和处理被检测的传感器信号的电路元件分别构成，所以在传感器本体部和电路元件之间需要长引线。因此，检测部检测出的电信号在通过引导布线内部时除了受到外部噪声等外部干扰以外，还由于产生引导布线自身的寄生电容，而可能损失检测精度。
此外，作为满足上述高灵敏度、低消耗电力等性能要求的传感器，正在开发利用静电容量的变化的静电容量式传感器，但就小型的静电容量传感器来说，其电容值低于1pF，容量变化为0.02～0.03pF左右，非常小。因此，存在上述那样的外部噪声等外部干扰对检测精度产生很大影响的危险。
发明内容
本发明是鉴于上述课题的发明，目的在于提供一种检测装置，可以容易地小型化并提高检测精度。
为了实现上述目的，本发明的检测装置的特征在于，包括：检测部，设置于绝缘性基板的一面侧；电路元件，设置于所述基板的另一面侧，处理由所述检测部检测出的信号；以及布线部，沿厚度方向上贯通所述基板设置，连接所述检测部和所述电路元件。
根据该结构，可以通过基板将检测部和电路元件一体化，所以可以简化传感器的构造，降低制造成本。
此外，将布线部沿厚度方向可贯通基板来设置，所以布线部的长度缩短，可以将检测部检测出的电信号以最短距离输入到电路元件。由此，可以尽力排除将信号送出到电路元件时外部噪声等的影响，可以极大地提高检测精度。
而且，通过布线部缩短，布线部自身的寄生电容变小，可以进一步提高检测精度。
再有，这样的布线部也可以有沿厚度方向贯通所述基板设置的通孔电极。
此外，也可以由多层布线基板构成所述基板，在所述基板的一面和另一面之间，设置被设定为接地电位的接地层。由此，可以阻断电路元件受到基板一面侧的外部噪声的影响，检测部受到基板的另一面侧的外部噪声的影响。
而且，也可以在所述接地层和所述基板的另一面之间设置电源层，将所述接地层比所述基板的所述一面靠近所述电源层来配置。由此，接地层和电源层靠近配置，所以可具有与在接地层和电源层之间插入旁路电容器同样的功能，可以省略一般安装在电源线和接地线间的作为外带部件的用于吸收噪声旁路电容器。
此外，所述电路元件可以由在半导体的衬底一面上形成电路部的集成电路的芯片对构成，将该检测电极搭载在所述基板的另一面侧。由此，可以极大地减小电路元件的尺寸，可以使检测装置小型、重量轻。
这种情况下，可以将所述芯片对通过焊盘连接到所述基板的另一面侧，使得所述电路部与所述基板的另一面对置。这样，在将芯片对与基板进行焊盘连接时，与将芯片对进行引线键合的情况相比，可进行小型化，同时没有引线的寄生电容造成的影响，而且在引线上不感应外部噪声。
而且，在将所述电路部与基板的另一面侧对置搭载的芯片对中，也可以使所述半导体的所述衬底与形成在所述基板上的接地图形导通。由此，使芯片对的电路部周围为接地电位，所以对电路部的屏蔽效果增强，可以充分地阻断来自电路部外部的外部噪声的影响。因此，即使检测部是检测微小静电容量变化的静电容量式传感器，也可易受到噪声的影响，可进行高精度的检测。
此外，也可以在所述基板上设置与所述电路元件电连接的多个外部连接电极。这样的话，可以容易地将检测装置封装在封装基板上来使用，可以象一种电气部件那样来使用检测装置。
再有，所述检测部也可以包括：检测电极，设置于所述基板的所述一面上；以及对置电极，与所述检测电极对置配置并相对于所述检测电极可位移地设置；该检测部作为检测所述检测电极和所述对置电极之间的静电容量的静电容量式传感器来构成。
此外，也可以将所述检测部作为检测设置于所述基板的所述一面上的一对梳齿状的检测电极间的静电容量的静电容量式传感器来构成。
此外，所述检测部也可以包括：弹性部件，设置于所述基板的所述一面侧；以及变形抵抗体，形成在所述弹性部件上；该检测部作为检测所述变形抵抗体的阻抗值的变形阻抗式传感器来构成。
此外，所述检测部也可以作为检测设置于所述基板的所述一面侧上的线圈阻抗的磁式传感器来构成。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例的传感器(检测装置)的整体结构的示意剖面图。
图2是表示本发明第1实施例的传感器的整体结构的分解斜视图。
图3是说明本发明第1实施例的传感器的基板构造的平面剖面图(板材11的平面图)。
图4是说明本发明第1实施例的传感器的基板构造的平面剖面图(板材12的平面图)。
图5是说明本发明第1实施例的传感器的基板构造的平面剖面图(板材13的平面图)。
图6是说明本发明第1实施例的传感器的基板构造的平面剖面图(板材13的背面图)。
图7是说明本发明第1实施例的传感器的基板构造的平面剖面图(板材14的背面图)。
图8是表示本发明第2实施例的传感器的整体结构的示意剖面图。
图9是表示本发明第2实施例的传感器的主要部分结构的俯视平面图。
图10是表示本发明第3实施例的传感器的整体结构的示意剖面图。
图11是表示本发明第4实施例的传感器的整体结构的示意剖面图。
图12是表示本发明第4实施例的传感器的主要部分结构的俯视平面图。
图13是表示本发明第5实施例的传感器的整体结构的示意剖面图。
图14是表示本发明第6实施例的传感器的整体结构的示意剖面图。
具体实施方式
以下，根据附图来说明本发明的实施例。
首先，说明第1实施例。图1～图7是表示本发明第1实施例的传感器构造的图，图1是表示其整体结构的示意剖面图，图2是其分解斜视图，图3～图7是表示其某一个主要部分结构的基板的平面剖面图。
如图1所示，本实施例的传感器(检测装置)具有在基板10的上表面11S侧配置用于检测电信号的检测部200，在基板10的下表面13R侧配置处理来自检测部200的电信号的电路元件300的结构。在本实施例中，检测部200作为静电容量式的斜度传感器来构成，作为电路元件300，使用IC(集成电路)的芯片对。
检测部200是将传感器100的倾斜作为电容变化来检测的静电容量式的斜度传感器，如图2所示，该检测部包括：形成在基板10的上表面11S上的四个检测电极11a；与这些检测电极11a对置的金属板(对置电极)30；以及向该金属板30施加扭转变形的锭(锤)40。
在基板10的上表面11S的中央部方格状地形成四个检测电极11a，在上表面11S的外周部以可包围四个检测电极11a那样形成四角框状的电极11b。然后，在该电极11b上配置形成矩形框状的金属制的导电隔板20，在该隔板20上叠积薄的金属板30。该金属板30和检测电极11a的间隔通过隔板20的厚度保持固定，通过金属板30和四个检测电极11a形成四个可变电容式的用于信号检测的电容器。
金属板30由作为该金属板30外周部构成的框状的支撑部30a、通过该支撑部30a可摆动地支撑第1轴部30c周围的中间部30b、以及通过该中间部30b可摆动地支撑与上述第1轴部30c垂直的第2轴部30e周围的导电性的搭载部30d构成，搭载部30d具有通过轴部30c、30e的扭转变形可双轴旋转摆动的结构。
具体地说，将支撑部30a与隔板20重叠那样来配置，在其对置的一对边的内周中央，设置朝向内侧的一对第1轴部30c。这一对第1轴部30c的另一端连结到沿支撑部30a内周设置的框状的中间部30b，中间部30b通过倾斜使一对第1轴部30c产生扭转变形而可在其轴线周围摆动。
此外，在中间部30b的内周上，在垂直于一对第1轴部30c的位置上设置相互对置的一对第2轴部30e。这一对第2轴部30e的另一端连结到其外周沿中间部30b的内周设置的矩形搭载部30d，该搭载部30d通过第2轴部30e产生扭转变形而可在其轴线周围摆动。
再有，轴部30c、30e的轴方向分别以与方格状配置的检测电极11a的行方向或列方向一致来构成，可以高灵敏度地检测搭载部30d的摆动。
这样的金属板30例如可以在不锈钢板等薄金属单板上，在支撑部30a和中间部30b之间、以及中间部30b和搭载部30d之间设置平面观察为字形(大致U字形状)的槽孔。由此，加工容易并可以提高制造精度。
锭40粘结搭载在搭载部30d上，在该锭40的底面上向基板上表面11S突出设置突起部40b，该突起部的高度与金属板30的厚度加上隔板20的厚度所得的厚度相同。而且，该突起部40b通过与突起部40b的突出设置位置对应形成的搭载部30d中央部的孔30f对接在四个检测电极11a的中央部。由此，锭40按照斜度传感器100的倾斜，以上述对接位置为中心摆动，在轴部30c、轴部30e的某一方或两者的周围产生规定大小的转矩。
这样的转矩使轴部30e、轴部30c的其中一个或双方的轴产生扭转变形，搭载部30d以该转矩和对轴部30c、30e的扭转的弹力平衡的角度停止。
再有，该锭40具有其底部40a比本体部的头部(上部)形成得细，使锭40的重心位置高的结构。因此，即使对于传感器100的极小的倾斜，也可以在上述轴线方向上产生大的转矩，可以使传感器100轻量化，同时提高斜度灵敏度。
此外，在基板10的上表面11S上，通过沿上表面11S的外周部配置的矩形框状的密封物50来设置金属制的盖60。该盖60由圆筒型的头部60b和其周边部扩展的凸缘部60a构成，由该凸缘部60a按压固定支撑部30a，同时凸缘部60a通过适当的方式被接地，从防尘、防滴、传感器100周边的带电物造成的电容偏移、噪声及使用上的不注意等中保护传感器100。再有，对盖60的内表面实施绝缘涂敷(未图示)，由此使金属制的盖60和金属板30不导通。
此外，盖60的形状具有对称于穿过搭载部30d中心的轴的结构，可以防止在搭载部30d和检测电极11a之间的静电容量上产生大的偏差。
但是，基板10是由陶瓷或环氧树脂等构成的绝缘性的板材11～14的层积体构成多层布线基板，各板材11～13的上表面11S～13S和板材13、板材14的下表面13R、14R分别构成为检测电极层、接地层、电源层、芯片封装面、连接电极面。
在作为基板10的上表面(即，板材11的上表面)的检测电极层11S上，如图3所示，在其中央部例如通过Ag(银)图形印刷而方格状地形成四个检测电极11a。此外，在检测电极层11S的外周部上，矩形框状地形成与金属板30导通的电极11b。
此外，检测电极11a和电极11b分别通过从检测电极层11A贯通至芯片封装面13R的通孔电极H1、H2，连接到芯片封装面13R上的端子13a、13b(参照图3～图6)。该通孔电极H1、H2是通过在激光加工和冲压加工等方法形成的细孔内侧按照丝网印刷法来填充银膏(ペ一スリ)，然后对其进行烧结而形成的导电部，各电极11a、11b通过该通孔电极H1、H2以最短距离连接到端子13a、13b，可以几乎不受静电的外部干扰影响地将检测信号和驱动信号等电信号输入输出到电路元件300。
接地层12S防止来自金属板30的驱动信号不通过检测电极11a侵入电路元件300，同时具有阻断从基板10的外部(在检测部200中基板10的下表面侧，电路元件300中基板10的上表面侧)进入的噪声的噪声屏蔽功能，如图4所示，除了通孔电极H1、H2部分和板材12的外周缘部以外，将大致整个表面构成为Ag等金属面(导电面)12f。该金属面12f通过从图4所示的接地层12S贯通至图6所示的芯片封装面13R的多个通孔电极H3，与芯片封装面13R上的金属面(导电面)13f导通，与端子13相连接，同时通过形成在基板10侧面的取出电极142被接地(参照图6)。再有，形成多个通孔电极H3的原因在于，使作为接地图形的金属面12f形成均匀的地电位。
此外，为了抑制与金属板30和检测电极11a构成的信号检测电容器的电容耦合，使接地层12S和检测电极层11S充分隔开，例如板材11使用厚度0.4mm左右的板材。再有，该板材11的厚度最好在0.3mm以上，由此，可以有效地防止与检测部200的电容耦合。
电源层13S与接地层12S一起具有作为旁路电容器功能，如图5所示，除了通孔电极H1～H3部分和板材13的外周缘部以外，大致整个表面构成为Ag等金属面(导电面)13g。此外，该金属面13g通过从电源面13S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H4与芯片封装面13R上的端子13c相连接(参照图6)，同时通过形成在基板10侧面的取出电极141设定为电源电位。
此外，接地层12S比基板10的上表面(检测电极层)11S靠近电源层13S，电源层13S和接地层12S相邻配置，例如，板材12使用厚度0.1mm左右的薄材料。由此，通过接地层12S和电源层13S形成旁路电容，不需要另外设置电容器，所以可进一步简化传感器100的构造。再有，该板材12的厚度最好在0.2mm以下，由此，可以充分发挥上述旁路电容的功能。
而且，为了抑制比接地层12S容易受到噪声影响的电源层13S和电路元件300的电容耦合，在金属面13g中，除去与电路元件300的搭载位置对应的中央部分的金属图形，形成空白部13F。
如图6所示，在芯片封装面13R上，作为连结检测部200和电路元件300的信号线，形成分别连接通孔电极H1、H2和端子(凸点)13a、13b的短引导布线，同时作为从电路元件300向未图示的外部装置的输出，形成分别连接端子(凸点)133～136和取出电极143～146的引导布线。此外，为了阻断外部噪声，在通孔电极H1～H4部分和这些引导布线以外的区域形成接地的Ag等金属面13f。
此外，为了抑制与上述电源层13S和接地层12S构成的旁路电容的电容耦合，使电源层13S和芯片封装面13R充分隔开，例如板材13使用厚度0.2mm左右的厚材料。再有，该板材13的厚度最好在0.15mm以上，由此，可以有效地防止电路元件300和检测部200或电路元件300和上述旁路电容的电容耦合。
如图7所示，在连接电极面14R上形成六个外部连接电极14a～14f，连接到分别设置在基板10侧面上的取出电极141～146。然后，通过用附带焊料等将连接电极面14R封装在外部的封装电路基板PCB上，使检测装置100通过外部连接电极14a～14f连接到未图示的外部装置。然后，通过外部连接电极14b使接地层12S(接地图形充分的金属面12f)接地，同时通过外部连接电极13S(金属面13g)从外部装置向电源层13S(金属面13g)供给电源，通过外部连接电极14c～14f将电路元件300的处理结果输出到外部装置。
再有，在板材14中，将用于容纳电路元件300的贯通孔构成的容纳凹部14g形成在中央部，并设定板材14的板厚度，使得可以将连接电极面14R表面封装在封装电路基板上，即电路元件300不从连接电极面14R突出。
电路元件300被搭载在基板10背面侧的芯片封装面13R上，芯片封装面13R内的信号检测端子13a、13b、电源端子13c、接地端子13d及信号输出端子133～136和电路元件300的多个铝制的端子300a分别由金焊盘310连接。然后，通过驱动端子13b将驱动信号施加在金属板30上，通过与该金属板30对置配置的检测电极11a检测出的电压等电信号通过检测端子13a输入到电路元件300，根据该电信号求出信号检测电容器的电容变化。
该金属板30和检测电极11a构成的信号检测电容器有四个，根据这四个电容器的电容变化来计算斜度传感器100的倾斜方向和倾斜量。此外，计算结果通过信号输出端子133～136和外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
再有，为了提高接合性，最好在凸点13a～13d、133～136及端子300a上实施镀金。
这里，在本实施例中，电路元件300由集成电路的芯片对构成。该芯片对在硅等半导体构成的衬底(半导体基材)300b的一面中央部上通过热扩散和离子注入法等方法形成被称为扩散层的电路部300c。而且，包含电路部(扩散层)300c的芯片对(电路元件)300的一面(图1中为上面)的大致整个区域被SiO2(氧化硅)等绝缘膜(未图示)覆盖，在该绝缘膜上形成一端与多个端子300a分别导通的多个Al(铝)图形(未图示)。再有，在位于电路部300c上的上述绝缘膜上，在规定的位置设置多个微小的贯通孔(通孔)，通过该通孔使电路部300c的规定部位与上述A1图形导通。
此外，在与接地端子(凸点)13d焊盘连接的端子300a上导通的A1图形，通过位于衬底300b上的上述绝缘膜的未图示的微孔与衬底300b连接。由此，衬底300b通过A1图形、接地端子300a、金焊盘310、凸点13d、通孔电极H3等与作为基板10的接地图形的金属面12f(接地层)形成导通状态。因此，由于下表面和周围被接地的衬底300b包围，上表面侧存在接地层12S，所以电路部300c形成几乎完全屏蔽的构造，几乎不受来自外部的噪声影响。
此外，为了增强，将电路元件(芯片对)300和芯片封装面13R通过环氧树脂等绝缘性树脂320粘结一体化。具体地说，将电路元件300搭载面的芯片封装面12R向上，在包围凸点的部分用分配器(デイスペンサ)等涂敷液状的环氧树脂320，以电路元件300的电路部300c形成面侧与基板10对置那样装载定位在芯片封装面13R上。此时，环氧树脂320通过流动性被扩展，达到金焊盘310的周围。然后，从电路元件300的背面侧发送超声波，通过金焊盘310将凸点13a～13d、133～136和电路元件300的端子300a进行超声波接合。然后，通过加热使环氧树脂320加热固化，使电路元件300一体地接合在芯片封装面13R上。
再有，以可覆盖端子300a周围来设置该树脂320，可保护接合部和端子300a不受腐蚀。此外，也可以用树脂320覆盖电路元件300整体，但由于衬底300b被接地，所以没有这种必要。
作为本发明第1实施例的传感器100如上述那样构成，如果传感器100倾斜，则锭40以与突起部40b的基板10的对接位置为中心摆动，按照该倾斜方向和倾斜量，对搭载部30d产生轴部30c或轴部30e旋转的转矩。然后，搭载部30d以对轴部30c、30e的扭转的弹力和该转矩平衡的角度停止。
由此，通过搭载部30d和各检测电极11a构成的信号检测电容器的静电容量变化，将该电容量变化通过通孔电极H1、H2和端子13a、13b作为电信号输入到封装在检测电极11a的大致正下方的电路元件300。然后，电路元件300的处理结果通过连接电极面14R的外部连接电极14c等输出到外部装置。
因此，根据本实施例的传感器100，在基板10的上表面11S侧设置检测部200，在基板背面13R侧封装电路元件300，所以通过基板10使检测部200和电路元件300一体化，可以简化传感器构造并降低制造成本。此外，检测部200通过在厚度方向上贯通基板10的通孔电极H1、H2连接到电路元件300，所以可以将检测部200检测出的信号以最短距离输入到电路元件300，尽力排除信号送出时的外部噪声和内部信号的串音等的影响，可以极大地提高检测精度。
此时，电路元件300在夹置基板10下被封装在与检测电极11a对置的位置上，所以可以缩短从通孔电极H1、H2到端子13a、13b的引导布线，可以最大限度提高检测精度。此外，通过引导布线变短，引导布线自身的寄生电容也变小，可以进一步提高检测精度。
此外，在基板10内设置接地层12S，通过通孔电极H3接地，所以可以阻断检测部200受到基板10背面侧的外部噪声的影响，电路元件300受到基板10表面侧的外部噪声的影响。此时，板材11使用0.3mm以上的厚材料，将检测电极11a和接地层12S隔开0.3mm以上，所以接地层12S和检测电极层11S被充分隔开，可以防止与信号检测电容器的电容耦合并提高检测精度。
而且，板材12使用0.2mm以下的薄材料，将接地层12S和电源层13S相邻配置在0.2mm以下，所以在接地层12S和电源层13S之间构成旁路电容器，不必另外设置电容器。因此，可以进一步简化传感器100。
此外，板材13使用0.15mm以上的厚材料，将电源层13S和芯片封装面13R隔开0.15mm以上，所以可以防止电路元件300和上述旁路电容器(电源层13S)的电容耦合。
此外，作为本发明第1实施例的传感器(检测装置)100使用集成电路的芯片对作为电路元件300，所以可以使传感器100小型、重量轻。而且，该芯片对300与基板10焊盘连接，使得电路部(扩散部)300c与基板10的下表面(另一面)对置，所以没有引线键合时成为问题的引线的寄生电容的影响，可以进一步提高检测精度。此外，为了增强和保护而使用的绝缘性树脂只要在基板10和芯片对的接合面及端子周围就足够了，所以可以减少绝缘树脂的使用量，可以实现薄形化。
而且，将芯片对的衬底300b与接地图形的金属面12f导通并接地，所以电路部300处于接地的芯片对的衬底300b和基板10的接地层12S之间，几乎被完全屏蔽，不易受到外部噪声的影响。
此外，在基板10的下表面上设置外部连接电极14a～14f，所以可以象电气部件那样容易处理检测装置(传感器)100，可以容易地封装在外部的封装电路基板PCB上。
此外，在本实施例的斜度传感器100中，棋盘方格状地配置四个检测电极11a，具有搭载部30d在与该棋盘眼(格)方向一致配置的双轴30c、30e的周围可摆动的结构，所以可以二维地捕获斜度传感器100的倾斜方向。
此外，搭载部30d上搭载的锭40的底部40a上，设置与检测电极层11S对接的突起部40b，所以搭载部30d以该对接位置为中心，可以通过轴30c、30e的扭转变形平滑地摆动。此外，通过该突起部40b可防止搭载部30d的向下位移，所以没有因重力等在检测信号上产生大的偏差。而且，只要不将传感器100极度倾斜，锭40的重量就不直接施加在轴部30c、30e上，所以即使轴部30c、30e的宽度细，也不易永久变形。因此，通过使轴部30c、30e的宽度细并增大对轴线方向的转矩的扭转变形量，可以进一步提高对倾斜的灵敏度。
下面，用图8、图9来说明本发明的第2实施例。再有，对使用图1～图7说明的与上述第1实施例相同的部位附以相同的标号，并部分省略其说明。
如图8所示，本实施例的传感器(检测装置)101具有在基板10的上表面侧的检测电极层11S上配置作为检测部201的旋转角传感器，在基板10的背面侧的芯片封装面13R上配置对旋转角传感器201检测出的电信号进行处理电路元件(芯片对)300。
旋转角传感器201是将绝缘性的圆柱部件(棒)70的旋转角作为电容量变化来检测的静电容量式的传感器，包括形成基板上表面11S上的检测电极11a’、以及可与棒70一体旋转的金属板(对置电极)71。
基板10与上述第1实施例同样，作为板材11～14的层积体来构成，各板材11～13的上表面11S～13S及板材13、14的下表面13R、14R分别作为检测电极层、接地层、电源层、芯片封装面、连接电极面来构成。再有，有关接地层12S、电源层13S、芯片封装面13R、连接电极面14R，与上述第1实施例相同，所以省略说明。
如图9所示，在检测电极层11S上，在中央部形成椭圆形的检测电极11a’，在检测电极11a’的中央部设置绝缘性的突起部11d。检测电极11a’通过从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H1连接到芯片封装面13R上的信号检测端子13a。再有，检测电极11a’例如通过Ag(银)等的图形印刷来形成，以便高精度地检测小的静电容量变化。
此外，在检测电极层11S上，通过粘结固定内面进行了绝缘涂敷的金属制的盖61，保护旋转角传感器201不受周边带电物造成的电容量偏移和外部噪声等影响。此外，在盖61的中央部设置圆形的孔，嵌装在棒70的底部，直立地保持棒70。
如图9所示，金属板71是具有与检测电极11a’大致相同的椭圆形状的不锈钢板等的薄金属板，通过突起部11d支撑下表面侧，相对于检测电极11a’平行地配置。该金属板71和检测电极11a’的间隔通过突起部11d的高度保持固定，通过金属板71和检测电极11a’来构成信号检测电容器。此外，金属板71一体地安装在棒70的底面上，可随着棒70的旋转一体地旋转。而且，通过棒70的旋转来改变与检测电极11a’之间的电容器容量，例如，在金属板71和检测电极11a’的长轴之间处于重叠位置时为最大容量，在长轴和短轴处于重叠位置时为最小容量。
此外，在金属板71的上表面上安装卷绕在棒70上的金属制的线圈弹簧构成的弹簧部件72，该弹簧部件72的上端安装在盖61的内侧面上。由此，金属板71在平行于检测电极11a’的水平面内一定范围中可旋转。此外，在该弹簧部件72中施加预定压力，通过弹簧部件72的赋能使金属板71稳定地保持在突起部11d上。
而且，该弹簧部件72的上端通过形成在盖61内侧面发金属引线L1，导通到从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H2，通过弹簧部件72、金属引线L1、通孔电极H2将驱动信号施加在金属板71上。再有，该金属引线L1，例如通过Ag(银)的图形印刷形成在进行绝缘涂敷的盖61内侧面上。
再有，如图9所示，金属板71和检测电极11a’作为中心位置与棒70配置在同一轴心线上的椭圆形的电极来构成，当金属板71在平行于检测电极11a’的水平面内旋转时，按照其旋转量来增减信号检测电容器的电容量，通过运算该电容量变化来检测金属板71的旋转量。
与上述第1实施例同样，将芯片对构成的电路元件300封装在检测电极11a’的大致正下方，芯片封装面13R内的信号检测端子13a、13b、电源端子13c、接地端子13d和信号输出端子133～136及电路元件300的多个铝制端子300a分别由金焊盘310连接。而且，根据从信号检测端子13a输入的检测电极11a’的电压等电信号来求出信号检测电容器的电容量变化，根据该电容量变化计算旋转角传感器201的旋转量。此外，该计算结果通过信号输出端子133～136及外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
再有，电路元件300的构造和电路元件300的对基板10的安装方法等与上述第1实施例同样地构成，所以省略说明。
本发明第2实施例的传感器101具有上述结构，所以如果通过未图示的曲柄使棒70绕轴旋转，则按照其旋转量来增减信号检测电容器的电容量，该电容量变化通过通孔电极H1被输入到检测电极11a’的大致正下方封装的电路元件300。而且，电路元件300的处理结果通过连接电极面14R的外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
因此，根据本实施例的传感器101，与上述第1实施例同样，可以将电容量变化的信号以最短路径输入到电路元件300，所以可以极力抑制外部噪声的影响，可以最大限度提高检测精度。
下面，用图10说明本发明的第3实施例。再有，对使用图1～图7说明的与上述第1实施例相同的部位附以相同的标号，并部分省略其说明。
如图10所示，本实施例的传感器(检测装置)102具有在基板10的检测电极层11S上配置作为压力传感器构成的检测部202，在基板背面的芯片封装面13R上配置对压力传感器202检测出的电信号进行处理电路元件300。
与上述第1实施例同样，基板10作为板材11～14的层积体构成，各板材11～13的上表面11S～13S和板材13、板材14的下表面13R、14R分别构成为检测电极层、接地层、电源层、芯片封装面、连接电极面。再有，有关接地层12S、电源层13S、芯片封装面13R、连接电极面14R，与上述第1实施例相同，所以省略说明。
在检测电极层11S的中央部，形成深度不贯通板材11的凹部G，在该凹部G的底面上，例如通过Ag(银)等的图形印刷来形成圆形的检测电极11a”。然后，检测电极11a”通过从该凹部G底面贯通至芯片封装面13R的通孔电极H1连接到芯片封装面13R上的信号检测端子13a。
此外，在检测电极11S上，粘结安装金属板(对置电极)32，通过从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H2连接到端子13b。此外，该金属板32使用薄板，通过流体压力在检测电极11a”上沿靠近/分离的方向产生弹性变形，可增减金属板32和检测电极11a”构成的信号检测电容器的静电容量。
此外，将盖62粘结固定在金属板32上。在该盖62的中央部形成作为流体的流入口的开口部62a，通过该开口部62a可向盖62内流入气体和液体。再有，在开口部62a中连接橡胶软管等并可测定与传感器102设置位置分离位置的流体压力。
与上述第1实施例同样，将芯片对构成的电路元件300封装在检测电极11a”的大致正下方，芯片封装面13R内的信号检测端子13a、13b、电源端子13c、接地端子13d和信号输出端子133～136及电路元件300的多个铝制端子300a分别由金焊盘310连接。而且，根据从信号检测端子13a输入的检测电极11a”的电压等电信号来求出信号检测电容器的电容量变化，根据该电容量变化计算金属板32上表面上施加的流体压力。此外，该计算结果通过信号输出端子133～136及外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
再有，电路元件300的构造和电路元件300的对基板10的安装方法等与上述第1实施例同样地构成，所以省略说明。
本发明第3实施例的传感器102具有上述结构，所以如果从开口部62a流入流体，则通过该流体压力使金属板32弹性变形，电容器电容量也变化。该电容量变化的信号通过通孔电极H1输入到检测电极11a”的大致正下方封装的电路元件300，电路元件300的处理结果通过连接电极面14R的外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
因此，根据本实施例的传感器102，与上述第1实施例同样，可以将电容量变化的信号以最短路径输入到电路元件300，所以可以极力抑制外部噪声的影响，可以最大限度提高检测精度。
下面，用图11、图12说明本发明的第4实施例。再有，对使用图1～图7说明的与上述第1实施例相同的部位附以相同的标号，并部分省略其说明。
如图11所示，本实施例的传感器(检测装置)103具有在基板10的检测电极层11S上配置作为触摸传感器的检测部203，在基板背面的芯片封装面13R上配置对触摸传感器203检测出的电信号进行处理电路元件300。
与上述第1实施例同样，基板10作为板材11～14的层积体构成，各板材11～13的上表面11S～13S和板材13、板材14的下表面13R、14R分别构成为检测电极层、接地层、电源层、芯片封装面、连接电极面。再有，有关接地层12S、电源层13S、芯片封装面13R、连接电极面14R，与上述第1实施例相同，所以省略说明。
触摸传感器203是将介电常数变化作为电容量变化并进行检测的静电容量式传感器，如图12所示，配有可相互啮合形成的一对梳齿状的检测电极T1、T2。
检测电极T1、T2通过Ag(银)等图形印刷形成在检测电极层11S上，将通过手指等靠近产生的检测电极T1、T2间的介电常数变化作为电容量变化并检测。然后，一个检测电极T1通过从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H1连接到芯片封装面13R上的端子13a，另一个检测电极T2通过从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H2连接到端子13b。
此外，在检测电极层11S上形成绝缘保护层80，保护检测电极T1、T2不受损伤。此外，该保护层80例如使用玻璃薄膜，通过手指等充分靠近，可使检测电极T1、T2间的电容极大地变化。
与上述第1实施例同样，将芯片对构成的电路元件300封装在检测电极T1、T2的大致正下方，芯片封装面13R内的信号检测端子13a、13b、电源端子13c、接地端子13d和信号输出端子133～136及电路元件300的多个铝制端子300a分别由金焊盘310连接。而且，将信号检测端子13a、13b的其中一个(例如端子13b)作为用于送出驱动信号的输出端子，根据从其中另一个输入端子(例如端子13a)输入到电路元件300的电压等电信号来求出检测电极T1、T2间的电容量变化，根据该电容量变化检测手指等的靠近。该检测结果通过信号输出端子133～136及外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
再有，电路元件300的构造和电路元件300的对基板10的安装方法等与上述第1实施例同样地构成，所以省略说明。
本发明第4实施例的传感器103具有上述结构，所以如果手指等靠近检测电极T1、T2，则检测电极T1、T2间的介电常数极大地变化，电容器电容量也变化。该电容量变化的信号通过通孔电极H1输入到检测电极T1、T2的大致正下方封装的电路元件300，电路元件300的处理结果通过连接电极面14R的外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
因此，根据本实施例的传感器103，与上述第1实施例同样，可以将电容量变化的信号以最短路径输入到电路元件300，所以可以极力抑制外部噪声的影响，可以最大限度提高检测精度。
下面，用图13说明本发明的第5实施例。再有，对使用图1～图7说明的与上述第1实施例相同的部位附以相同的标号，并部分省略其说明。
如图13所示，本实施例的传感器(检测装置)104具有在基板10的检测电极层11S上配置作为加载传感器的检测部204，在基板背面的芯片封装面13R上配置对加载传感器204检测出的电信号进行处理电路元件300。
与上述第1实施例同样，基板10作为板材11～14的层积体构成，各板材11～13的上表面(一面)11S～13S和板材13、板材14的下表面(另一面)13R、14R分别构成为检测电极层、接地层、电源层、芯片封装面、连接电极面。再有，有关接地层12S、电源层13S、芯片封装面13R、连接电极面14R，与上述第1实施例相同，所以省略说明。
加载传感器204是将弹性变形作为阻抗变化并检测的变形阻抗式传感器，具有包括可弹性变形的不锈钢板等构成的板簧(弹性部件)33、以及在该板簧33上设置的变形抵抗体33a的示意结构。
在检测电极层11S上安装板簧33，在该板簧33上形成用于可靠地获得与变形抵抗体33a绝缘的聚亚胺树脂等构成的绝缘膜(未图示)，在该绝缘膜上通过丝网印刷等形成在图13的左右方向上延长的带状的变形抵抗体33a。再有，将板簧33通过适当的方式接地。
该变形抵抗体33a使用碳等变形阻抗材料。
此外，在检测电极层11S中央部，在对应于变形抵抗体33a的形成部位的位置上，形成深度不贯通板材11的凹部G’，板簧33可在该凹部G’中沿上下方向弹性变形。
此外，将变形抵抗体33a的两端部连接到绝缘膜上形成的未图示的一对导电图形，这些导电图形分别通过从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H1、H2连接到芯片封装面13R的端子13a、13b，可以检测变形抵抗体33a两端的电阻。
与上述第1实施例同样，将芯片对构成的电路元件300封装在凹部G’的大致正下方(正相反侧)，芯片封装面13R内的信号检测端子13a、13b、电源端子13c、接地端子13d和信号输出端子133～136及电路元件300的多个铝制端子300a分别由金焊盘310连接。而且，根据从信号检测端子13a、13b检测出的变形抵抗体33a两端部的阻抗值，可计算板簧33上施加的弹力。此外，该计算结果通过信号输出端子133～136及外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
再有，电路元件300的构造和电路元件300的对基板10的安装方法等与上述第1实施例同样地构成，所以省略说明。
本发明第5实施例的传感器104具有上述结构，所以如果通过悬臂对传感器104施加应力F，则板簧33产生弹性变形，使变形抵抗体33a变形。由此，变形抵抗体33a扩展，变形抵抗体33a的两端间的阻抗值升高。该阻抗变化通过通孔电极H1、H2输入到凹部G’的大致正下方封装的电路元件300，电路元件300的处理结果通过连接电极面14R的外部连接电极14c～14f输出到外部装置。
因此，根据本实施例的传感器104，与上述第1实施例同样，可以将电容量变化的信号以最短路径输入到电路元件300，所以可以极力抑制外部噪声的影响，可以最大限度提高检测精度。
下面，用图14说明本发明的第6实施例。再有，对使用图1～图7说明的与上述第1实施例相同的部位附以相同的标号，并部分省略其说明。
如图14所示，本实施例的传感器(检测装置)105具有在基板10的检测电极层11S上配置作为斜度传感器的检测部205，在基板背面的芯片封装面13R上配置对斜度传感器205检测出的电信号进行处理电路元件300。
与上述第1实施例同样，基板10作为板材11～14的层积体构成，各板材11～13的上表面(一面)11S～13S和板材13、板材14的下表面(另一面)13R、14R分别构成为检测电极层、接地层、电源层、芯片封装面、连接电极面。再有，有关接地层12S、电源层13S、芯片封装面13R、连接电极面14R，与上述第1实施例相同，所以省略说明。
斜度传感器205是将传感器105的倾斜量作为线圈的阻抗变化并进行检测的磁气式传感器，如图14所示，包括线圈架92上卷绕的线圈91、以及可旋转地嵌装在线圈架92内的球体90。
将合成树脂构成的线圈架92一体地安装在检测电极层11S上，在外周面上卷绕线圈91。此外，线圈架92的轴心部分是空心的，在该空心部92a中可旋转地嵌装铁氧体等导磁率大的软磁体构成的球体90。
此外，在检测电极层11S上安装具有与线圈架92的空心部92a相连接的筒部63a的外壳63。而且，如果传感器105产生倾斜，则球体90以对应于该倾斜角度的速度从空心部92a侧向筒部63a侧、或从筒部63a侧向空心部92a侧自由转动并移动，由此使线圈91的阻抗变化。
线圈91的上端部和下端部分别通过形成在外壳63内侧面上的金属引线L1’、L2’导通在从检测电极层11S贯通至芯片封装面13R的通孔电极H1、H2，如果球体90在线圈91内移动，则线圈91的阻抗变化，并可以检测该变化。
将芯片对构成的电路元件300封装在线圈架92的大致正下方(正相反侧)，芯片封装面13R内的信号检测端子13a、13b、电源端子13c、接地端子13d及信号输出端子133～136和电路元件300的多个铝制端子300a分别由金焊盘310连接。而且，线圈91两端部通过金属引线L1’、L2’、通孔电极H1、H2以最短路径连接到电路元件300。然后，根据电路元件300检测出的阻抗大小和其变化方向来求出球体90的移动方向和移动速度，计算传感器105的倾斜方向和倾斜角度。
再有，将本实施例的传感器105在横置基板10的状态下封装在封装电路基板PCB，所以外部连接电极14E形成在板材14的封装电路基板PCB侧的侧面上，电路元件300的处理结果通过该连接电极面14E输出到外部装置。
此外，电路元件300的构造和电路元件300的对基板10的安装方法等与上述第1实施例同样地构成，所以省略说明。
本发明第6实施例的传感器105具有上述结构，所以如果传感器105向右侧(图14中r1侧)倾斜，则球体90以对应于该倾斜角的速度从空心部92a侧向筒部63a侧旋转并移动。由此，线圈91的阻抗下降。相反，如果传感器105向左侧(图14中r2侧)倾斜，则球体90以对应于该倾斜角的速度从筒部63a侧向空心部92a侧旋转并移动。由此，线圈91的阻抗增大。
然后，检测出的电信号通过金属引线L1’、L2’及通孔电极H1、H2输入到线圈架92的大致正下方封装的电路元件300。而且，电路元件300的处理结果通过外部连接电极14E输出到外部装置。
因此，根据本实施例的传感器105，与上述第1实施例同样，可以将电容量变化的信号以最短路径输入到电路元件300，所以可以极力抑制外部噪声的影响，可以最大限度提高检测精度。
再有，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明精神的范围内可以进行各种变形来实施。
例如，在上述第2实施例中，金属板71和检测电极11a’的形状不限定于椭圆，也可以是长方形等具有长轴和短轴的形状。此时，通过改变电极形状，可以在旋转角和输出电压上设定任意的函数。
此外，在检测电极层11S上配置两个检测电极11a’、11a’，同时对检测电极11a’有些倾斜地配置金属板71也可以。这种情况下，通过计算金属板71和上述两个检测电极11a’、11a’的电容量变化，不仅可以检测棒70的旋转量，而且可以检测选择方向。
此外，上述第3实施例的传感器102可拆除外壳62，用作静电容量式的加载传感器。
而且，在上述第6实施例中，外部连接电极14E仅形成在封装电路基板PCB侧的侧面上，但为了具有将传感器105封装在封装电路基板PCB上时的方向自由度，也可以将外部连接电极设置在另一面侧。
发明效果：
根据以上详细说明的本发明，可以通过基板将检测部和电路元件进行一体化，所以可以简化传感器的构造，降低制造成本。
此外，以沿厚度方向可贯通基板来设置布线部，所以布线部的长度变短，可以将检测部检测出的电信号以最短距离输入到电路元件。由此，可以极力排除将信号送出到电路元件时外部噪声等的影响，可以极大地提高检测精度。
而且，通过布线部变短，使布线部自身的寄生电容变小，可以进一步提高检测精度。

Claims (10)

1.一种检测装置，其特征在于包括：
检测部，设置于绝缘性基板的一面侧；
电路元件，设置于所述基板的另一面侧，处理由所述检测部检测出的信号；以及
布线部，在厚度方向上贯通所述基板设置，连接所述检测部和所述电路元件，
所述基板由多层布线基板构成，在所述基板的一面和另一面之间，设置被设定为接地电位的接地层。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述布线部有沿厚度方向贯通所述基板而设置的通孔电极。
3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，在所述接地层和所述基板的另一面之间设置电源层，将所述接地层比所述基板的所述一面靠近所述电源层来配置。
4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电路元件由在半导体的衬底一面上形成电路部的集成电路的芯片对构成，将该芯片对搭载在所述基板的另一面侧。
5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述芯片对通过焊盘连接到所述基板的另一面侧，使得所述电路部与所述基板的另一面对置。
6.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，在所述基板上设置与所述电路元件电连接的多个外部连接电极。
7.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测部包括：检测电极，设置于所述基板的所述一面上；以及对置电极，与所述检测电极对置配置，并相对于所述检测电极可位移地设置；该检测部作为检测所述检测电极和所述对置电极之间的静电容量变化的静电容量式传感器来构成。
8.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测部作为检测设置于所述基板的所述一面上的一对梳齿状的检测电极间的静电容量变化的静电容量式传感器而被构成的。
9.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测部包括：弹性部件，设置于所述基板的所述一面侧；以及变形抵抗体，形成在所述弹性部件上；该检测部作为检测所述变形抵抗体的阻抗值变化的变形阻抗式传感器来构成的。
10.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测部作为检测设置于所述基板的所述一面侧上的线圈阻抗变化的磁式传感器来构成。
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