JP2003329703A - 静電容量式センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、本発明は、静電容量式センサに関
し、取り付けの自由度等を持たせるとともに、重りによ
る可動部の鉛直方向への変位を補正することなく、セン
サの傾斜や加速度等を静電容量の変化により検出できる
ようにすることを目的とする。 【解決手段】 固定電極１ａが形成された固定基板１
と、固定電極１ａとギャップｇを存して対向配置された
可動電極を有し固定基板１に対して揺動可能な可動部３
ｄと、可動部３ｄに設けられた重り４と、固定基板１と
重り４との間に配置され、可動部３ｄを揺動自在に支持
する支持体１ｂとを備え、可動電極と固定電極１ａとの
少なくとも一方を複数設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量式センサ
に関し、特に、固定電極と可動電極との間の静電容量に
基づいて傾斜や加速度等を検出することのできるセンサ
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】静電容量の変化を利用した静電容量式の
センサとしては、例えば図１４に示されるようなセンサ
が知られている。このセンサは、図１４に示すように、
対向配置された基板１０００，１００３上にそれぞれ電
極１００１，１００２と電極１００４とが形成され、一
方の電極１００１，１００２は固定基板１０００上に設
けられるとともに、他方の電極１００４は可撓性を有す
る可動基板１００３上に設けられ、固定電極１００１，
１００２に対して揺動可能な可動電極として機能してい
る。また、この可動基板１００３には重り１００５が取
り付けられており、センサが傾斜したりセンサに外部応
力が作用したりした際に、この重り１００５が可動基板
１００３を歪ませ、上記固定電極と可動電極との間の静
電容量Ｐを変化させるようになっている。そして、この
容量変化を測定することで傾斜や外力等が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の構成
では、重り１００５の重さによって可動基板１００３は
若干撓んで変位した状態となっており、可動基板１００
３と固定基板１０００とのギャップが定まりにくく、バ
ラツキも生じる。また、検出される静電容量に基づく信
号には、上記可動基板１００３の歪みによる静電容量の
変化の他に、この可動電極１００４の変位による静電容
量の増分がオフセットとして含まれる。このオフセット
は、センサの傾斜角θが小さい場合には重力の方向と可
動基板１００３の変位の方向とが一致するため大きくな
り、センサの傾きが垂直に近い場合には重力の方向と変
位の方向とが直交するため殆どゼロとなる。

【０００４】このため、センサを傾斜させた場合、図１
５に示すように、可動電極１００４と固定電極１００
１，１００２によって構成されるコンデンサＡ，Ｂの静
電容量Ｐａ，Ｐｂは、センサの傾斜角θが概ね±３０°
程度のときにそれぞれ極大値をとるようなカーブを描い
て変化する。そのため、センサの傾きを検出する場合に
は、その検出範囲が±３０°程度の極めて狭い角度範囲
となってしまう。また、ＰａとＰｂとの差分（Ｐａ−Ｐ
ｂ）においては、図１５に示すように、センサの傾斜角
θが±θ_０（重り１００５への作用力として換算した場
合±Ｆ_０）の時にそれぞれ極大値或いは極小値をとるよ
うなＳ字のカーブを描いて変化する。この極大値或いは
極小値となる傾斜角θ_０は、センサの構成にも依るが、
概ね６０°程度であり、静電容量の差分により傾斜を検
出する場合においても、その検出範囲が±６０°程度の
狭い角度範囲に限定されてしまう。

【０００５】また、センサを外部機器に取り付ける場
合、傾斜等の検出範囲が狭いことから、その取り付けの
自由度が小さくなってしまうという不都合もある。さら
に、静電容量Ｐは重り１００５に作用する力に対して極
大値をもって変化するため、容量変化から傾斜角θを求
める場合、前記変位による可動電極１００３の鉛直方向
の変化分を補正する演算が必要となり、計算が複雑にな
る。このため、処理回路が高価となるとともに、補正演
算により検出精度が落ちてしまう。

【０００６】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、取り付けの自由度を持たせるとともに、重りによ
る可動部の鉛直方向への変位を補正しなくても固定電極
と可動電極との間の静電容量に基づき重りに作用する力
を検出できるようにした、静電容量式センサを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わる静電容量式センサは、固定電極が形
成された固定基板と、前記固定電極とギャップを存して
対向配置された可動電極を有し前記固定基板に対して揺
動可能な可動部と、前記可動部に設けられた重りと、前
記固定基板と前記重りとの間に配置され、前記可動部を
揺動自在に支持する支持体とを備え、前記可動電極と前
記固定電極との少なくとも一方は複数設けられ、前記可
動電極と前記固定電極との間の静電容量を検出自在とし
たことを特徴としている。

【０００８】本構成によれば、可動部は上記支持体によ
る重りの支持位置を中心としてスムーズに揺動する。こ
の際、可動部が支持体により直接的又は間接的に支持さ
れているため、重りの重さによって可動部が変位するこ
とがなく、支持位置における可動部と固定基板とのギャ
ップがセンサの傾斜に依らず一定に定まる。このため、
固定電極と可動電極との間の静電容量はセンサの傾斜角
に対して最大−９０°〜＋９０°の範囲において極大値
を持たずに１対１の関係で増減し、センサが斜めに傾い
て取り付けられた場合でも、その取り付け位置からの傾
斜や外力等の検出を行なうことができる。したがって、
取り付けの自由度が損なわれない。また、静電容量が傾
斜や外力に対して極大値を持たずに１対１の関係で変化
するため、検出範囲を広くとることができる。さらに、
可動部が支持体によって支持されていることにより、可
動部が鉛直方向に変化しないため、その変位を補正する
補正演算を省略できる。これにより、この補正演算を行
なうことに伴う検出精度の低下を防止することができ
る。

【０００９】なお、前記支持体を前記固定基板と一体的
に構成してもよい。本構成によれば、支持体を別体で設
ける場合に比べて、支持体と固定電極との位置関係を精
度良く定めることができ、静電容量の検出精度を高める
ことができる。また、部品点数を減らすことができ、コ
ストを低減できる。

【０００１０】この場合、前記可動部の前記支持体と当
接する位置に、前記支持体の先端部を受ける凹部を形成
することが好ましい。本構成によれば、支持体による可
動部の支持位置が上記の凹部に固定されるため、可動部
と固定基板との位置精度を高めることができ、センサが
水平な中立状態において、可動部と固定基板とが略平行
となるように位置決めすることで、オフセットを生じに
くくすることができる。また、可動部が常に同じ支持位
置を中心として揺動するため、検出精度が安定する。

【０００１１】また、前記支持体を前記重りと一体的に
構成してもよい。本構成によれば、支持体による支持位
置と重りの重心位置との位置関係を精度良く定めること
ができる。例えば上記支持位置を、平面視で重りの重心
位置と一致させるように構成することで可動部を固定電
極に対してバランスよく揺動させることができる。

【０００１２】この場合、前記固定基板の前記支持体と
当接する位置に、前記支持体の先端部を受ける凹部を形
成することが好ましい。本構成によれば、固定基板と可
動部との位置精度を高めることができ、中立状態におい
てオフセットを生じにくくすることができる。また、可
動部が常に同じ支持位置を中心として揺動するため、検
出精度が安定する。

【００１３】さらに、前記支持体を前記可動部に一体的
に構成してもよい。この場合、前記固定基板の前記支持
体と当接する位置に、前記支持体の先端部を受ける凹部
を形成することが好ましい。本構成によれば、固定基板
と可動部との位置精度を高めることができ、中立状態に
おいてオフセットを生じにくくすることができる。ま
た、可動部が常に同じ支持位置を中心として揺動するた
め、検出精度が安定する。

【００１４】また、前記支持体により前記可動部を前記
固定基板と反対側に付勢してもよい。本構成によれば、
重りが固定基板の下側となるようにセンサをひっくり返
した場合でも可動部が支持体から離れることはないた
め、センサがどのような姿勢で取り付けられてもセンサ
の傾斜や外力等の検出を行なうことができる。

【００１５】前記可動部が、変形可能な複数の連結部を
介して支持部に支持されるようにしてもよい。本構成に
よれば、可動部が揺動しやすくなり、静電容量の変化量
を大きくして検出精度を高めることができる。なお、可
動部は支持体によって支持されているため、この連結部
は重りの力を受けにくい。このため、連結部を細くして
可動部を揺動しやすくすることも可能である。これによ
り、静電容量の変化量を大きくでき、センサ感度を高め
ることができる。

【００１６】前記支持部を前記固定基板上に載置しても
よい。本構成によれば、可動部と固定基板との間のギャ
ップは支持体によって決まる。このため、支持部と固定
基板との間に別途ギャップ保持用のスペーサ等を設ける
必要がなく、部品点数を減らすことができる。また、支
持部と可動部とが同一平面上に設けられ、両者が弾性変
形可能な複数の連結部によって連結されている場合、可
動部は支持体により固定基板と反対側に付勢された状態
となるため、センサをひっくり返した場合でも可動部が
支持体から離れることはない。このため、センサがどの
ような姿勢であってもセンサの傾斜や外力等の検出を行
なうことができる。

【００１７】前記支持部，前記連結部，前記可動部を導
電部材により構成し、前記固定基板上に接続電極を設
け、更に、前記支持部を前記接続電極上に直接又は金属
スペーサを介して載置してもよい。本構成によれば、可
動部には接続電極から直接又は金属スペーサを介してグ
ランド電位や駆動信号等の電気信号が可動部に供給され
る。このため、接続電極と可動部とを接続する信号供給
用の配線を別途設ける必要がなく、このような配線によ
る寄生容量の影響を排除できる。

【００１８】前記固定基板の周囲を覆うカバーを設け、
このカバーにより前記支持部を前記固定基板に向けて押
し付けるようにしてもよい。本構成によれば、カバーに
より、防塵、防滴及び取扱上の不注意からセンサを保護
することができる。また、カバーをセンサに固定する際
に支持部がカバーと固定基板との間に挟持されるため、
支持部を固定するための接着剤を必要とせず、組み立て
精度や生産性を高めることができる。前記カバーと前記
固定基板との間にパッキンを設けてもよい。本構成によ
れば、カバー内部への異物，フラックス，水分等の侵入
を防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わる第１の実
施形態の静電容量式センサについて、図１〜図８に基づ
いて説明する。図１は本実施形態の静電容量式センサを
分解した斜視図、図２はその全体構成を示す概略断面
図、図３はその要部を構成する支持板の拡大図、図４〜
図８はいずれもその基板の構成を示す図である。なお、
以下の全ての図面においては、図面を見やすくするた
め、各構成要素の厚みや寸法の比率等は適宜異ならせて
ある。

【００２０】本実施形態の静電容量式センサは、図１，
図２に示すように、基板１の上面１１Ｓ側に電気信号を
検出するための検出部Ｋを備え、基板１の下面１３Ｒ側
に検出部Ｋから検出された電気信号を処理する処理回路
１ｃを備えて構成されている。本実施形態では、検出部
Ｋはセンサの傾斜を静電容量変化として検出する静電容
量式の傾斜検出部Ｋとして構成され、基板１の上面１１
Ｓ上に形成された複数の容量検出用の電極１ａと、これ
らの電極１ａに対向する支持板３と、この支持板３にひ
ねり変形を加えるための重り４とを備えて構成されてい
る。

【００２１】基板１の本体はセラミック又はエポキシ樹
脂積層板からなり、その表面には電極（固定電極）１ａ
が碁盤目状に複数（図１では四つ）形成されるととも
に、基板１外周部には、これら四つの電極１ａを囲むよ
うに枠状の電極（接続電極）１ｄが形成されている。こ
のように、電極１ａを４つ設けているのは、いずれかの
方向に全体が傾いた時、支持板３と特定の電極１ａとの
間隔が広がり（つまり静電容量は減少し）、一方、後述
する凸部１ｂを挟んで平面視してそれに対向する電極１
ａと支持板３との間隔は狭くなり（つまり静電容量は増
加する）、それらの差動信号により傾斜方向とその程度
を求めることができる様にするためである。これらの電
極１ａ，１ｄは基板１を厚み方向に貫通するスルーホー
ル電極Ｈ１，Ｈ２を介して後述の処理回路１ｃと導通し
ている。

【００２２】基板１の中央部には半球状等の凸部（支持
体）１ｂが設けられている。基板１の上には外周に沿っ
た枠状の導電性のスぺーサ（金属スペーサ）２が電極
（固定電極）１ｄに重ねて設置されている。スペーサ２
は、凸部１ｂと共に後述のジンバル構造の支持板３と基
板１との間隔を一定に保持して支持板３の一部が揺動で
きる空間を作るとともに、処理回路１ｃと可動部３ｄと
を導通させるための導通手段として設けられている。

【００２３】スペーサ２の上には、可撓性を有する板材
としての支持板３が積層されている。この支持板３は例
えば５０μｍ程度の厚さのステンレスプレート等の薄い
金属の単板（平板）から形成され、支持板３の外周部分
が支持部３ａとされ、スペーサ２に密着して支持されて
いる。支持部３ａは、図３に示すように、略矩形枠状と
されており、その対向する一対の辺の内周中央に、内側
に向かう一対の第１の軸部（第１の連結部）３ｃが設け
られている。一対の第１の軸部３ｃの他端（内側の端
部）は、中間部３ｂにつながっている。中間部３ｂは傾
斜により一対の第１の軸部３ｃがひねり変形する事によ
り、その軸線回りに揺動できるようになっている。

【００２４】中間部３ｂの形状も略矩形枠状であり、そ
の内周には一対の第１の軸部３ｃに直交する位置に、互
いに対向する位置に一対の第２の軸部（第２の連結部）
３ｅが設けられている。一対の第２の軸部３ｅの他端
（内側の端部）は、可動部（可動電極）３ｄにつながっ
ている。この可動部３ｄは、第２の軸部３ｅがひねり変
形する事により、その軸線回りに揺動できると同時に、
中間部３ｂが軸部３ｃの軸回りに揺動することで、第１
の軸部３ｃの軸線回りにも揺動できるようになってい
る。

【００２５】本実施形態の支持板３では、支持部３ａ、
中間部３ｂ、第１の軸部３ｃ、可動部３ｄ、第２の軸部
３ｅは全て一枚の金属板に溝孔を設ける事で形成してい
る。そのため加工も容易で、又精度も出しやすい。すな
わち、支持部３ａと中間部３ｂとは第１の軸部３ｃを除
く位置に設けられた平面視コ字形の第１のスリット３１
により分離され、中間部３ｂと可動部３ｄとは第２の軸
部３ｅを除く位置に設けられた平面視コ字形の第２のス
リット３２により分離されている。また、可動部３ｄは
金属の板材にて構成されるため可動電極としても機能す
る。

【００２６】また、本支持板３では、ひねりによって軸
部３ｃ，３ｅが塑性変形しないように、第１のスリット
３１の両端部及び第２のスリット３２の両端部に、それ
ぞれ支持部３ａ側及び可動部３ｄ側に突出するような食
込み部３１ａ，３２ａを形成し、軸部３ｃ，３ｅが塑性
変形防止に必要な一定以上の長さとなるようにしてい
る。このような食込み部３１ａ，３２ａは中間部３ｂ側
には形成されておらず、軸部３ｃ，軸部３ｅがそれぞれ
支持部３ａ側，可動部３ｄ側にのみ食い込むように構成
されている。

【００２７】これは、例えば食込み部３１ａ，３２ａを
中間部３ｂ側に形成した場合、中間部３ｂがこのような
食込み部によって一部細くなり、この細くなった部分に
ひねりによる応力が集中して中間部３ｂが塑性変形する
虞があるためである。このような応力集中は、中間部３
ｂの枠の太さが局所的に細くなる部位に生じ易い。その
ため、ひねり力が中間部３ｂ全体に分散されるように、
中間部３ｂ側に食込み部を設けずに中間部３ｂの枠の太
さを略一定とした。

【００２８】可動部３ｄの基板１と反対側の面の中央部
には、接着，電気溶接，レーザースポット溶接，カシメ
等の方法によって取り付けられた重り４が搭載されてい
る。重り４の重心は前記第１の軸部３ｃ、第２の軸部３
ｅの軸線のいずれからも鉛直方向に偏心している（即
ち、重り４の重心位置は支持板３の重心位置より高くな
っている）。そのため、センサを傾けると、その方向に
よってどちらか又は両方の軸線に対してモーメントが発
生する。それにより、第１の軸部３ｃ、第２の軸部３ｅ
がひねり変形され、可動部３ｄと４つの電極１ａの各々
との間隔が変化するようになっている。

【００２９】なお、重り４は、図２に示すように、底部
（下部）４ａが本体部である頭部（上部）４Ａよりも細
い断面Ｔ字状の形状を有しており、底部４ａの太さと頭
部４Ａの太さとが同一のものに比べて重心位置がより高
くなっている。これにより、重り４の質量が同じ場合
に、重り４の質量と重心位置との積で表されるモーメン
トが大きくなり、傾斜に対する感度を高めることができ
るようになっている。

【００３０】又、可動部３ｄの下面には、前記凸部１ｂ
が突き当てられており、電極１ａと可動部３ｄとの間隔
（ギャップ）ｇを一定に保持するとともに、下向きの並
進加速度（重力など）の影響をキャンセルできるように
なっている。つまり、凸部１ｂを設けない場合、可動部
３ｄは重り４の重さによって基板１側に若干撓み、可動
電極としての可動部３ｄと電極１ａとの間の静電容量に
はこの撓み（変位）による静電容量の増分がオフセット
として含まれてしまう。このオフセットはセンサの傾き
が小さい場合には大きく、逆にセンサが垂直に近い場合
には、このような撓みが少なくなるため小さくなる。

【００３１】その結果、静電容量は重り４のモーメント
に対して図１５に示すように極大値を持って変化してし
まい、このような静電容量からセンサの傾斜角を求める
場合には撓みによる可動部３ｄの鉛直方向の変位を補正
する演算が必要となる。このため、可動部３ｄを凸部１
ｂによって下面側から支持してこのような撓みを防止す
ることで、静電容量をモーメントに対して広範囲（可動
部３ｄを凸部１ｂで付勢している場合には最大±９０
°）に亘って１対１の関係で直線的に変化させ、傾斜を
求めるための演算を単純化しているのである。

【００３２】さらに、センサを極端に傾ける事が無い限
り、重り４の重さが第１の軸部３ｃ、第２の軸部３ｅに
直接掛からない。よって、重り４の重さの割に第１の軸
部３ｃ、第２の軸部３ｅを細くしても永久変形しにくい
ため、耐衝撃性を維持したまま軸部３ｃ，３ｅを細くで
きる。当然、２つの軸部は細い程、剛性が低いため、傾
斜によるモーメントに対して敏感に変形し、高精度な検
出が出来る様になる。

【００３３】また、凸部１ｂの高さは支持部３ａを載置
するスペーサ２及び電極１ｄの厚みよりも若干高く（或
いは、スペーサ２及び電極１ｄの厚みが凸部１ｂの高さ
よりも若干薄く）なっており、可動部３ｄは支持部３ａ
よりも基板１から離され、センサがひっくり返され重り
４が下側になった状態においても可動部３ｄは凸部１ｂ
により基板１と反対側に付勢されるようになっている。
この付勢力の大きさは、凸部１ｂの高さとスペーサ２の
厚みの差で決まるため、例えば、凸部１ｂによってギャ
ップｇが定められた場合には、スペーサ２の厚みを調節
することで付勢力が最適に設定される。

【００３４】支持部３ａの上には、絶縁性の枠状の固定
板５が積層されており、薄い支持板３を均一にスペーサ
２側に押し付けて固定している。そして、固定板５の上
には、支持板３の必要以上の撓みを規制する揺動規制手
段としてのストッパ８が積層されている。このストッパ
８は、支持板３よりも厚く剛性の高い平板部材として構
成され、固定板５により正確に定められるギャップを介
して支持板３に対向配置されている。そして、センサに
不所望な外力が作用して支持板３が大きく撓んだ場合、
中間部３ｂや可動部３ｄがこのストッパ８の下面にぶつ
かることで、揺動が規制されるようになっている。

【００３５】また、ストッパ８の中央部には、重り４を
挿通させるための貫通穴（孔部）８ａが設けられてお
り、この穴８ａは平面視で支持板３に形成されたスリッ
ト３２の内側に配置され（即ち、可動部３ｄの外周部は
穴８ａの外側に配置され）ている。これにより、可動部
３ｄが不所望な外力により大きく揺動した際にその外周
部が穴８ａに引っかかる等して支持板３が損傷しないよ
うに構成されている。

【００３６】なお、支持板３の撓みは支持板３と微小間
隔をあけて対向配置された基板１によっても補助的に規
制されるようになっている。この際、基板１上の電極１
ａと可動部３ｄとが接触して異常信号が発生しないよう
に、電極１ａの外周端部は、可動部３ｄの外周端部が揺
動により基板１と接触する位置よりも内側に配置されて
いる。

【００３７】ストッパ８の上には絶縁性のスペーサ９を
介して金属製（導電性）のカバー６が被着されている。
これは、防塵、防滴、センサ周辺の帯電物による容量ド
リフト、ノイズ及び取扱上の不注意からセンサを保護す
るためのものである。このカバー６は、円筒型の頭部６
ｂと、その周辺部に広がるフランジ部６ａと、外周部の
舌状の突部６ｃとからなり、そのフランジ部６ａによっ
て固定板５を均一に押し付けた状態で外周部の突部６ｃ
の先端を基板１の裏面側に折り曲げてカシメることで、
カバー６が基板１に固定されている。このようにカバー
６のフランジ部６ａによってスペーサ２，支持板３，固
定板５，ストッパ８，スペーサ９を基板１に対して押し
付けて固定することで、各部材の間に接着剤を設ける必
要がなく、組み立て精度及び生産性を高めることができ
るようになっている。

【００３８】また、フランジ部６ａと基板１の外周部と
の間にはパッキン７を介装し、カバー６の内部への異
物，フラックス，水分等の侵入を防止できるように構成
されている。

【００３９】なお、図１に示すように、スペーサ９の下
面には複数の突起９ａが設けられている。この突起９ａ
はストッパ８，固定板５，支持板３，スペーサ２の各部
材に対応して形成された位置決め用の孔を挿通して、基
板１に設けられた凹部（孔部）１ｈに嵌め込まれてお
り、これにより、各部材が精度良く位置決めされるよう
になっている。

【００４０】また、突部６ｃの当接する基板１裏面側に
はグランドパターン（金属面）１３ｆが形成されており
（図７参照）、このグランドパターン１３ｆを介してカ
バー６を接地することで外部ノイズ等の影響を排除でき
るようになっている。特に、カバー６の形状を、前記可
動部３ｄの中心を垂直に通る軸線に対して対称にしてお
くことで、静電容量の余計な初期オフセットを発生させ
ずに済む。本実施形態のカバー６では、電極１ａに対し
て単に一部が凸状の形状となっているが、これに限られ
ない事は言うまでもない。

【００４１】ところで、基板１はセラミックス又はエポ
キシ樹脂等からなる絶縁性の板材１１〜１４の積層体と
して構成された多層配線基板（リジッド基板）であり、
各板材１１〜１３の上面１１Ｓ〜１３Ｓ及び板材１３，
板材１４の下面１３Ｒ，１４Ｒはそれぞれ検出電極層，
グランド層，電源層，チップ実装面，接続電極面として
構成されている。基板１の上面（即ち、板材１１の上
面）としての検出電極層１１Ｓには、図４に示すよう
に、その中央部に四つの電極１ａが例えば、Ａｇ（銀）
のパターン印刷により碁盤目状に形成されている。ま
た、検出電極層１１Ｓの外周部には、スペーサ２と導通
される電極１ｄが矩形枠状に形成されている。

【００４２】また、電極１ａ及び電極１ｄはそれぞれ検
出電極層１１Ｓからチップ実装面１３Ｒまで貫通するス
ルーホール電極Ｈ１，Ｈ２によってチップ実装面１３Ｒ
上の端子１３ａ，１３ｂに接続されている（図４〜７参
照）。このスルーホール電極Ｈ１，Ｈ２はレーザー加工
やプレス加工等の方法で形成した細孔の内側にスクリー
ン印刷法により銀ペーストを充填して、これを焼成させ
ることにより導電部を形成したもので、各電極１ａ，１
ｄはこのスルーホール電極Ｈ１，Ｈ２を介して端子１３
ａ，１３ｂまで略最短距離で接続され、電気的な外乱の
影響をほとんど受けることなく検出信号や駆動信号等の
電気信号を処理回路１ｃと入出力できるようになってい
る。

【００４３】グランド層１２Ｓは、金属板からなる支持
板３からの駆動信号が電極１ａを介さずに処理回路１ｃ
に侵入するのを防ぐとともに、基板１の外部（検出部Ｋ
においては基板１の下面側、処理回路１ｃにおいては基
板１の上面側）から入るノイズをカットするノイズシー
ルドとして機能し、図５に示すように、スルーホール電
極Ｈ１，Ｈ２部分と板材１２の外周縁部とを除く略全面
がＡｇ等の金属面（導電面）１２ｆとして構成されてい
る。また、この金属面１２ｆは、図５に示すグランド層
１２Ｓから図７に示すチップ実装面１３Ｒまで貫通する
複数のスルーホール電極Ｈ３によってチップ実装面１３
Ｒ上のグランドパターン１３ｆと導通して、端子１３ｄ
と接続されるとともに、基板１の側面に形成された取り
出し電極１４２を介して接地されるようになっている
（図７参照）。なお、スルーホール電極Ｈ３を複数とし
ているのは、グランドパターンとしての金属面１２ｆを
均一なグランド電位とするためである。

【００４４】また、支持板３と電極１ａとにより構成さ
れる信号検出用コンデンサとの容量結合を抑えるため
に、グランド層１２Ｓと検出電極層１１Ｓとは十分離間
されており、例えば板材１１には厚さ０．４ｍｍ程度の
ものが用いられている。なお、この板材１１の厚さは
０．３ｍｍ以上とすることが好ましく、これにより、検
出部Ｋとの容量結合を効果的に防止することができる。

【００４５】電源層１３Ｓはグランド層１２Ｓとともに
バイパスコンデンサとして機能し、図６に示すように、
スルーホール電極Ｈ１〜Ｈ３部分と板材１３の外周縁部
を除く略全面がＡｇ等の金属面（導電面）１３ｇとして
構成されている。また、この金属面１３ｇは電源層１３
Ｓからチップ実装面１３Ｒまで貫通するスルーホール電
極Ｈ４によってチップ実装面１３Ｒ上の端子１３ｃと接
続されているとともに（図７参照）、基板１の側面に形
成された取り出し電極１４１を介して電源電位に設定さ
れるようになっている。

【００４６】また、グランド層１２Ｓが基板１の上面
（検出電極層）１１Ｓよりも電源層１３Ｓ寄りとなっ
て、電源層１３Ｓとグランド層１２Ｓとは近接して配置
されており、例えば、板材１２には厚さ０．１ｍｍ程度
の薄材が用いられている。これにより、グランド層１２
Ｓと電源層１３Ｓとによりバイパスコンデンサが形成さ
れ、別途コンデンサを設ける必要がないため、センサの
構造を更に簡素化できるようになっている。なお、この
板材１２の厚さは０．２ｍｍ以下とすることが好まし
く、これにより、上述のようなバイパスコンデンサの機
能を十分発揮することができる。

【００４７】さらに、グランド層１２Ｓよりもノイズの
影響を受けやすい電源層１３Ｓと処理回路１ｃとの容量
結合を抑えるために、金属面１３ｇでは、処理回路１ｃ
の搭載位置に対応する中央部分の金属パターンが抜かれ
て空白部１３Ｆとされている。

【００４８】チップ実装面１３Ｒには、図７に示すよう
に、検出部Ｋと処理回路１ｃとをつなぐ信号線用とし
て、スルーホール電極Ｈ１，Ｈ２と端子（パッド）１３
ａ，１３ｂとをそれぞれ接続する短い引き回し配線が形
成されるとともに、処理回路１ｃから図示しない外部装
置への出力用として、端子（パッド）１３３〜１３６と
取り出し電極１４３〜１４６とをそれぞれ接続する引き
回し配線が形成されている。また、外部ノイズをカット
するために、スルーホール電極Ｈ１〜Ｈ４部分とこれら
の引き回し配線以外の領域には接地されるグランドパタ
ーン（接地電極）として機能するＡｇ等の金属面１３ｆ
が形成されている。

【００４９】また、上記電源層１３Ｓとグランド層１２
Ｓとにより構成されるバイパスコンデンサとの容量結合
を抑えるために、電源層１３Ｓとチップ実装面１３Ｒと
は十分離間されており、例えば板材１３には厚さ０．２
ｍｍ程度であって、板材１２よりも厚いものが用いられ
ている。なお、この板材１３の厚さは０．１５ｍｍ以上
とすることが好ましく、これにより、処理回路１ｃと検
出部Ｋ或いは処理回路１ｃと上記バイパスコンデンサと
の容量結合を効果的に防止することができる。

【００５０】接続電極面１４Ｒには、図８に示すよう
に、六つの外部接続電極１４ａ〜１４ｆが形成され、そ
れぞれ基板１の側面に設けられた取り出し電極１４１〜
１４６に接続されている。そして、接続電極面１４Ｒを
外部の実装回路基板ＰＣＢに半田付け等で実装すること
で、静電容量式センサが外部接続電極１４ａ〜１４ｆを
介して図示しない外部装置に接続されるようになってい
る。そして、外部接続電極１４ｂを介してカバー６やグ
ランド層１２Ｓ（グランドパターンたる金属面１２ｆ）
が接地されるとともに、外部接続電極１４ａを介して外
部装置から電源層１３Ｓ（金属面１３ｇ）に電源が供給
されて、外部接続電極１４ｃ〜１４ｆを介して処理回路
１ｃの処理結果が外部装置に出力されるようになってい
る。

【００５１】なお、板材１４には、処理回路１ｃを収納
するための貫通孔からなる収納凹部１４ｇが中央部に形
成されており、接続電極面１４Ｒを実装回路基板に表面
実装できるように、すなわち、処理回路１ｃが接続電極
面１４Ｒから突出しないように、板材１４の板厚が設定
されている。

【００５２】また、板材１４には、カバー６の突部６ｃ
を取り付けるための切り欠き部１４ｈが対向する側面に
形成されており、この切り欠き部１４ｈによって、チッ
プ実装面１３Ｒのグランドパターン１３ｆの一部が露出
している。そして、切り欠き部１４ｈ内のグランドパタ
ーン１３ｆ上に突部６ｃの先端がカシメ付けられること
により、カバー６とグランドパターン１３ｆとが導通状
態となる。

【００５３】処理回路１ｃは、基板１裏面側のチップ実
装面１３Ｒに搭載されており、チップ実装面１３Ｒ内の
信号検出用の端子１３ａ，１３ｂ、電源用の端子１３
ｃ、グランド用の端子１３ｄ及び信号出力用の端子１３
３〜１３６と処理回路１ｃの複数のアルミニウム製の端
子３００ａとがそれぞれ金バンプ３１０で接続されてい
る。そして、駆動用の端子１３ｂを介して支持板３に駆
動信号が加えられ、この支持板３と対向配置された電極
１ａにより検出された電圧等の電気信号が検出用の端子
１３ａを介して処理回路１ｃに入力され、該電気信号に
より信号検出用コンデンサの容量変化を求めている。

【００５４】この支持板３と電極１ａとで構成される信
号検出用コンデンサは４つあり、これら４つのコンデン
サの容量変化に基づいて静電容量式センサの傾斜方向及
び傾斜量を算出するようになっている。また、この算出
結果は信号出力用の端子１３３〜１３６及び外部接続電
極１４ｃ〜１４ｆを介して外部装置に出力されるように
なっている。なお、接合性を向上させるために、端子
（パッド）１３ａ〜１３ｄ，１３３〜１３６及び端子３
００ａには金メッキが施されていることが望ましい。

【００５５】ここで、本実施形態において、処理回路１
ｃは集積回路のベアチップにて構成されている。このベ
アチップは、シリコン等の半導体からなるサブストレー
ト（半導体基材）３００ｂの一面の中央部に熱拡散法や
イオン注入法等の手法により拡散層と呼ばれる回路部３
００ｃが形成されたものである。そして、回路部（拡散
層）３００ｃを含むベアチップ（処理回路）１ｃの一面
（図１においては上面）は、ほぼ全域がＳｉＯ２（酸化
ケイ素）等の絶縁膜（図示せず）によって覆われてお
り、この絶縁膜上に複数の端子３００ａと一端がそれぞ
れ導通する複数のＡｌ（アルミニウム）パターン（図示
せず）が形成されている。なお、回路部３００ｃ上に位
置する上記絶縁膜には、所定の位置に複数の微小な貫通
孔（スルーホール電極）が設けられており、この貫通孔
を介して回路部３００ｃの所定箇所が上記Ａｌパターン
と導通されている。

【００５６】また、グランド用の端子（パッド）１３ｄ
とバンプ接続される端子３００ａに導通するＡｌパター
ンは、サブストレート３００ｂ上に位置する上記絶縁膜
の図示しない微小孔を介してサブストレート３００ｂと
接続されている。これにより、サブストレート３００ｂ
は、Ａｌパターン，グランド用の端子３００ａ，金バン
プ３１０，パッド１３ｄ，スルーホール電極Ｈ３等を介
して基板１のグランドパターンである金属面１２ｆ（グ
ランド層）と導通状態となっている。したがって、回路
部３００ｃは、下面と周囲が接地されるサブストレート
３００ｂによって囲まれ、上面側にはグランド層１２Ｓ
が存在するため、ほぼ完全にシールドされた構造をとる
こととなり、外部からのノイズの影響をほとんど受ける
ことはない。

【００５７】また、補強のために、処理回路（ベアチッ
プ）１ｃとチップ実装面１３Ｒとをエポキシ樹脂等の絶
縁性樹脂３２０により接着し一体化させている。具体的
には、処理回路１ｃの搭載面となるチップ実装面１３Ｒ
を上にしてパッドに囲まれた部分に液状のエポキシ樹脂
３２０をディスペンサ等で塗布し、処理回路１ｃの回路
部３００ｃ形成面側が基板１と対向するようにチップ実
装面１３Ｒ上に位置決めし載置する。この際、エポキシ
樹脂３２０は流動性により押し広げられ金バンプ３１０
の周囲まで達する。そして、超音波を処理回路１ｃの背
面側から当ててパッド１３ａ〜１３ｄ，１３３〜１３６
と処理回路１ｃの端子３００ａとを金バンプ３１０によ
り超音波接合する。その後、加熱によりエポキシ樹脂３
２０を加熱硬化させて処理回路１ｃがチップ実装面１３
Ｒに一体に接合されている。

【００５８】なお、この樹脂３２０は端子３００ａの周
囲まで覆うように設けられ、接合部や端子３００ａを腐
食等から保護するようになっている。また、処理回路１
ｃ全体を樹脂３２０で覆ってもよいが、サブストレート
３００ｂが接地されるため、その必要はない。なお、通
常のセンサと同様に、処理回路１ｃをセンサ外部に設け
ても勿論良いが、可動部３ｄと各電極１ａ間の静電容量
は（大きさにも依るが）１ｐＦもない程度であり、通常
のワイヤ配線で処理回路１ｃの入力まで引っ張るのは、
組み立てのバラツキ、傾斜によるワイヤの移動とそれに
伴う容量変化、さらにノイズや経時変化を考慮すると現
実的とは言えない。したがって、高い検出精度が要求さ
れる場合には、上記本構成のように処理回路１ｃを基板
１裏面側に設け、検出信号が処理回路１ｃに略最短距離
で入力されるようにして、検出信号への外部ノイズ等の
影響を極力排除することが好ましい。

【００５９】次に、センサの動作について説明する。こ
れは上述した様に、センサ全体を傾斜させた時、可動部
３ｄと各電極１ａとの間隔が変化し、それにより、それ
らの間の静電容量も変化し、これを電気的に検出するこ
とで傾斜が測定できる。つまり、センサを傾けると、重
り４が凸部１ｂの可動部３ｄとの当接位置を中心として
揺動し、可動部３ｄに対し軸部３ｃ又は軸部３ｅ回りの
モーメントを作用させる。

【００６０】そして、この重り４の傾斜によるモーメン
トは軸部３ｃ或いは軸部３ｅの回りのひねり力として分
離され、センサの傾斜方向及び傾斜角に応じて可動部３
ｄを二軸３ｃ，３ｅ回りに独立に揺動させる。この際、
可動部３ｄの揺動中心は凸部１ｂにより基板１に対して
常に一定に離間されており、検出用コンデンサの静電容
量は傾斜によるひねり力に対して広い傾斜範囲（可動部
３ｄが凸部１ｂによって付勢されている場合には、最大
±９０°の範囲）に亘って直線的に増減する。また、重
り４が断面Ｔ字状に形成されて重心位置が高められてい
るため、ひねり力が大きく、又、支持板３の軸部３ｃ，
３ｅが食込み部３１ａ，３２ａにより長くなっているた
め、軸部３ｃ，３ｅの剛性が低くなっており、センサの
傾斜が僅かであっても、可動部３ｄは基板１に対して大
きく揺動する。

【００６１】そして、軸部３ｃ，３ｅのひねり変形に対
する弾性力とこの各軸部３ｃ，３ｅ回りのひねり力とが
釣り合う角度で可動部３ｄが停止する。

【００６２】そして、この可動部３ｄの揺動により、可
動部３ｄと各電極１ａとにより構成される信号検出用コ
ンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が、スルー
ホール電極Ｈ１や端子１３ａ等を介して電極１ａの略真
下に実装された処理回路１ｃに電気信号として入力され
る。そして、処理回路１ｃによる処理結果は、接続電極
面１４Ｒの外部接続電極１４ｃ等を介して外部装置へ出
力される。なお、支持板３は共通電極として利用される
ため、これを電気的に接地するような検出回路構成とす
れば、高いシールド効果を得ることが出来る。

【００６３】したがって、本実施形態の静電容量式セン
サによれば、可動部３ｄを中間部３ｂにより第２の軸回
りに揺動可能に支持するとともに、中間部３ｂを支持部
３ａにより第２の軸に直交する第１の軸回りに揺動可能
に支持しているため、可動部３ｄを二軸回りに独立して
揺動させることができる。このため、単に可撓基板の弾
性歪みを利用して静電容量を変化させる従来のものに比
べて、可動部３ｄが揺動し易くなり、揺動の際の電極１
ａと可動部３ｄとの変位距離を大きくすることができ
る。これにより、一つのセンサで二軸回りでの傾斜等に
基づく可動部３ｄの変位を静電容量の変化により感度よ
く検出することができる。

【００６４】また、重り４の底部４ａが本体部である頭
部４Ａよりも細くなっているため、底部４ａと頭部４Ａ
とを同じ太さとした場合よりも重り４の重心位置を高く
することができる。このため、支持板３に対して大きな
モーメントを作用させることができ、感度を高めること
ができる。また、この場合、頭部４Ａと底部４ａとの重
量比によって重り４の重心位置が変化するため、例えば
重り４の重さを一定とした場合、底部４ａに対する頭部
４Ａの重量比を大きくすることで、支持板３に作用する
モーメントを大きくすることができ、感度を高めること
ができる。また、モーメントを一定として重り４を軽く
できるので、センサの耐衝撃性も高まる。さらに、この
ように底部４ａを細くすることで、可動部３ｄへの取り
付け面積を小さくでき、支持板３の設計自由度が高まる
という利点もある。

【００６５】また、第１のスリット３１及び第２のスリ
ット３２の両端部にそれぞれ支持部３ａ側及び可動部３
ｄ側に突出するような食込み部３１ａ，３２ａを形成し
て軸部３ｃ，３ｅを長くしているため、ひねり変形によ
って軸部３ｃ，３ｅが容易に塑性変形しにくくなり、揺
動量を大きくすることができる。この際、食込み部３１
ａ，３２ａをそれぞれ支持部３ａ側及び可動部３ｄ側に
のみ設けて中間部３ｂの枠の太さが一定となるようにし
ているため、ひねり力が中間部３ｂ全体に均一に分散さ
れ、中間部３ｂに局所的に応力が集中して中間部が塑性
変形する事態を回避することができる。したがって、中
間部３ｂの枠の太さを全体的に細くして支持板３の撓み
を大きくした場合にも、中間部３ｂが容易に塑性変形せ
ず、センサの耐衝撃性を損なうことなく感度を高めるこ
とができる。

【００６６】さらに、スペーサ２及び凸部１ｂによりそ
れぞれ支持板３の外周部及び中央部を支持しているた
め、支持板３と電極１ａとの間隔を一定に保持すること
ができる。特に、可動部３ｄは凸部１ｂにより下面側か
ら支持されているため、重り４の重さによって基板１側
に撓むことがない。このため、センサの傾斜等を演算す
る際に、重り４の重さによる可動部３ｄの鉛直方向の変
位を考慮する必要がなく（即ち、可動部３ｄの鉛直方向
の変位に伴う補正演算が不要となり）、傾斜等を求める
ための演算を単純化して検出精度を高めることができ
る。

【００６７】また、凸部１ｂの高さがスペーサ２の厚み
よりも大きくなっているため、中間部３ｂは第１の軸部
３ｃから第２の軸部３ｅにかけて上方に変形し、可動部
３ｄはこの中間部３ｂにより常に凸部１ｂに押し付けら
れ、予圧を掛けられた状態となる。このため、センサを
逆さまにしても、重り４の重さに抗して、可動部３ｄを
凸部１ｂに突き当てておくことができる。これにより、
可動部３ｄと凸部１ｂとの当接位置における可動部３ｄ
と基板１との間の間隔が常に一定に保持され、センサの
取り付け状態に依らずにその状態からの傾斜変化を検出
することができる。また、センサを回転させる様な使い
方をされても、可動部３ｄと凸部１ｂとが衝突を繰り返
すようなことはないため、それらが変形したり破損する
事がない。

【００６８】なお、このような付勢力の大きさは、スペ
ーサ２の厚みと凸部１ｂの高さとの差によって決まるた
め、例えば、凸部１ｂの高さによってギャップｇを調節
した場合、スペーサ２の厚みを適宜増減することで、ギ
ャップｇと独立に付勢力を調節することができる。これ
により、凸部１ｂの高さとスペーサ２の厚みを独立に調
節することで、ギャップｇによって決まるセンサの感度
と可動部３ｄの保持状態の安定性とを共に高めることが
できる。また、スペーサ２を介して可動部３ｄに所定の
電気信号を供給しているため、別途信号供給用の配線を
設ける必要がなく、この配線による寄生容量の影響を受
けることがない。

【００６９】次に、本発明の第２の実施形態の静電容量
式センサについて図９に基づいて説明する。第１の実施
形態との違いは、凸部１ｂが無く、代わりに重り４の底
部４ａ側から突起部（支持体）４ｂが出ている点にあ
る。この突起部４ｂは、重り４と一体に構成されてお
り、可動部３ｄの中央部に形成された穴３ｆを通って基
板１上の四つの電極１ａの間に当接している。そして、
可動部３ｄは、この突起部４ｂにより基板１と一定に離
間されるとともに、突起部４ｂと基板１との当接位置
（支持位置）を中心として揺動するようになっている。

【００７０】また、基板１の四つの電極１ａの中央部に
は突起部４ｂの先端部を受ける凹曲面型の凹部１ｅが形
成されており、突起部４ｂの先端部の支持位置を面方向
にずれないように固定（保持）できるようになってい
る。この凹部１ｅは平面視でその中心に重り４の重心位
置を含む位置に設けられており、これにより、突起部４
ｂによって重り４の重心位置が支持されるようになって
いる。

【００７１】また、支持板３の支持部３ａは直接電極１
ｄ上に積層されており、可動部３ｄの中央部が突起部４
ｂにより基板１と反対側に付勢された状態で保持されて
いる。このため、可動部３ｄに取り付けられた重り４は
常に基板１側に押し付けられた状態となり、センサを逆
さまにしても、重り４の重さに抗して突起部４ｂ先端部
を基板１上に押し当てておくことができる。また、リジ
ッドな基板１はスペーサ２を兼ねた樹脂成型タイプにな
っており、支持板３の支持部３ａが基板１上に取り付け
られるとともに、電極１ａが段差部（凹部）Ｇの底面に
設けられている。

【００７２】したがって、本構成でも上記第１実施形態
の凸部１ｂと同等の機能を果たす事ができる。また、本
構成では、重り４に一体に構成された支持体としての突
起部４ｂによって重り４を基板１上に支持しているた
め、突起部４ｂによる支持位置（基板１上における突起
部４ｂの当接位置）と重り４の重心位置との位置関係を
精度良く定めることができる。

【００７３】また、重り４の揺動中心としての支持位置
が、重り４の重心位置と平面視で一致する位置に面方向
に位置ずれしないように保持されるため、センサが水平
な中立状態において可動部３ｄが基板１に対して平行と
なり、信号にオフセットが生じない他、可動部３ｄを固
定電極１ａに対してバランスよく揺動させることがで
き、あらゆる方向の力に対して可動部３ｄの揺動量を等
しくすることが可能となる。これにより、傾斜方向（即
ち、力の方向）に依らずにセンサ感度を一定とすること
ができる。

【００７４】さらに、本構成では、電極１ｄと支持部３
ａとの間に先の形態において必要であったスペーサ２等
を設けていないため、部品点数や組み立て工程数が減
り、製造コストを低減することができる。

【００７５】次に、本発明の第３の実施形態の静電容量
式センサについて図１０に基づいて説明する。本センサ
は、上記第１実施形態のセンサ構造において基板１から
突設する凸部１ｂをなくし、その代わりに可動部３ｄ中
央部に、基板１側に向けて突出する先端が曲面状の凸部
（支持体）３ｇをプレス加工等により設けた構成となっ
ている。そして、可動部３ｄは、この凸部３ｇにより基
板１と一定に離間されるとともに、凸部３ｇと基板１と
の当接位置を中心として揺動するようになっている。

【００７６】また、基板１の四つの電極１ａの中央部に
は、この凸部３ｇの先端部を受ける皿状の凹部１ｅが設
けられており、凸部３ｇの先端部の支持位置を面方向に
ずれないように保持できるようになっている。この凹部
１ｅは平面視で重り４の重心位置を含む位置に設けられ
ており、これにより、凸部３ｇによって重り４の重心位
置が支持されるようになっている。そして、これら以外
の構成については上記第１実施形態のものと同様である
ため、その説明を省略する。

【００７７】したがって、本構成でも上記第１実施形態
と同様の効果が得られる。また、本構成では、凸部３ｇ
先端部の支持位置が平面視で重り４の重心位置と一致す
る位置に固定されるため、中立状態における信号のオフ
セットの発生を防止できる他、可動部３ｄを固定電極１
ａに対してバランスよく揺動させることができ、あらゆ
る方向の力に対して可動部３ｄの揺動量を等しくするこ
とが可能となる。これにより、傾斜方向（即ち、力の方
向）に依らずにセンサ感度を一定とすることができる。
なお、このような凸部３ｇをプレス加工によって形成す
る場合には、製造が容易になるという利点もある。な
お、この例では、凸部３ｇを支持板３と一体に形成して
いるが、凸部３ｇを支持板３と別体にして平面状の可動
部３ｄの下面に貼り付けてもよい。

【００７８】次に、本発明の第４の実施形態の静電容量
式センサについて図１１に基づいて説明する。本センサ
では、上記第１実施形態のセンサの構成において、凸部
１ｂによって直接重り４を下面側から支持するようにし
たものである。つまり、凸部１ｂの高さを上記第１実施
形態のものより高くし、この凸部１ｂを、可動部３ｄ中
央部に形成された穴３ｆを介して可動部３ｄに搭載され
た重り４に当接させている。そして、重り４に接着され
た可動部３ｄは、この凸部１ｂにより基板１と一定に離
間されるとともに、凸部１ｂと重り４との当接位置（支
持位置）を中心として揺動するようになっている。

【００７９】また、重り４下面の中央部には、凸部１ｂ
の先端部を受ける凹部４ｃが形成されており、凸部１ｂ
による重り４の支持位置が面方向にずれないように保持
されるようになっている。なお、この凹部４ｃは平面視
で重り４の重心位置を含む位置に設けられており、上記
支持位置が平面視で重り４の重心位置と一致するように
なっている。

【００８０】したがって、本構成でも上記第１実施形態
と同様の効果が得られる他、凸部１ｂによる重り４の支
持位置が重り４の重心位置と平面視で一致する位置に保
持されるため、中立状態における信号のオフセットが防
止され、又、あらゆる方向の力に対してセンサ感度を等
しくすることが可能である。

【００８１】次に、本発明の第５実施形態の静電容量セ
ンサについて図１２に基づいて説明する。本センサで
は、上記第１実施形態のセンサの構成において、スペー
サ２を省略した構成となっている。つまり、支持板３の
支持部３ａは直接電極１ｄ上に積層されており、可動部
３ｄと可動部３ｄに取り付けられた重り４とは常に基板
１の凸部１ｂ側に押し付けられた状態となっている。こ
れ以外の構成については上記第１実施形態と同様である
ため、その説明を省略する。

【００８２】したがって、本構成でも、上記第１実施形
態と同様の効果を得ることができる。また、支持板３の
支持部３ａをスペーサを介すことなく直接基板１の電極
１ｄ上に取り付けているため、可動部３ｄの中央部が凸
部１ｂにより基板１と反対側に、上記第１実施形態のも
のより大きく付勢された状態で保持され、センサを逆さ
まにしても、重り４の重さに抗して凸部１ｂ先端部を基
板１上に強固に押し当てておくことができる。なお、こ
のような構成とすることにより、支持板３は中央部が大
きく撓んだ状態となるが、このような撓みは各軸部３
ｃ，３ｅ及び中間部３ｂによって吸収されるため、可動
部３ｄ外周部が基板１側に、特性に影響を及ぼすほど撓
むことはない。さらに、上記第１実施形態のものと比較
して、支持部３ａと電極１ｄとの間に介装させるスペー
サを省略しているため、コスト的にも有利である。

【００８３】次に、本発明の第６実施形態の静電容量セ
ンサについて図１３に基づいて説明する。本構成は、セ
ンサを逆さまにして用いることがないような場合に好適
な構成となっており、本センサでは、上記第１実施形態
のセンサの構成において、凸部１ｂの高さを支持部３ａ
を載置するスペーサ２及び電極１ｄの厚みに等しくし
て、無傾斜状態（水平状態）における支持板３の撓みを
なくした構成となっている。そして、これ以外は上記第
１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。し
たがって、本構成では、センサを極端に傾けて使用しな
い限り、可動部３ｄが重り４の重さによって鉛直方向へ
変化しない等、上記第１実施形態と同様の効果が得られ
る他、無傾斜状態における支持板３の撓みをなくしてい
るため、センサの耐久性が向上する。

【００８４】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。例えば、上記各実施形
態では、可動部３ｄで構成される一つの可動電極に複数
の固定電極１ａを対向配置しているが、逆に、一つの固
定電極１ａに複数の可動電極を対向配置してもよい。つ
まり、電極１ａを基板１上に一つ設け、絶縁性の可動部
３ｄの下面側に複数（例えば四つ）の可動電極を形成し
てもよい。また、固定電極１ａと可動電極３ｄとの両方
を複数に分割して対向配置してもよい。また、上記各実
施形態では、直交する二軸回りに可動部３ｄが揺動自在
なもので説明したが、用途によっては可動部３ｄが一軸
回りにのみ揺動するものであってもよい。

【００８５】さらに、上記各実施形態において、支持板
３は金属板に限定されず、可撓性を有する部材であれば
金属，半導体，絶縁体のいずれでもよい。また、板厚も
特に限定されず、膜厚１０μｍ以下のフィルム（メンブ
レン）状のものを用いてもよい。具体的には、ポリイミ
ド等の高分子フィルムや、金属箔、或いは、エッチング
により薄膜化したシリコン基板等を好適に用いることが
できる。なお、支持板３にポリイミド等の絶縁性の部材
を用いた場合には、この支持板３の基板１に対向する面
に銅箔等の導電膜（可動電極）を形成する必要がある。

【００８６】また、支持体としての凸部１ｂ，３ｇや突
起部４ｂは、必ずしも基板１，可動部３，重り４に一体
に形成される必要はなく、別部材を接着剤等で取り付け
てもよい。また、上記第１〜第６実施形態では、基板１
から可動部３ｄ側に向けて突設された凸部１ｂ或いは可
動部３ｄ，重り４から基板１に向けて突設された凸部３
ｇ，突起部４ｂによって可動部３ｄが基板１側に撓むこ
とを防止しているが、いずれの方法によるかは任意に決
めることができる。

【００８７】さらに、上記各実施形態では、傾斜センサ
を例示して本発明の静電容量式センサを説明したが、本
発明は傾斜センサに限らず、例えば加速度センサや衝撃
センサであってもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、可
動部は支持体による支持位置を中心としてスムーズに揺
動する。この際、可動部が支持体により支持されている
ため、重りの重さによって可動部が鉛直方向に変位する
ことがなく、支持位置における可動部と基板とのギャッ
プがセンサの傾斜に依らず一定に定まる。このため、可
動部の鉛直方向への変位を補正しなくても固定電極と可
動電極との間の静電容量に基づいて、重りに作用する力
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの全体構成を示す分解斜視図である。

【図２】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの全体構成を示す概略断面図である。

【図３】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの支持板の構造を拡大して示す平面図である。

【図４】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの基板の構造を説明するための平面断面図（板材１１
の平面図）である。

【図５】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの基板の構造を説明するための平面断面図（板材１２
の平面図）である。

【図６】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの基板の構造を説明するための平面断面図（板材１３
の平面図）である。

【図７】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの基板の構造を説明するための平面断面図（板材１３
の背面図）である。

【図８】 本発明の第１実施形態に係る静電容量式セン
サの基板の構造を説明するための平面断面図（板材１４
の背面図）である。

【図９】 本発明の第２実施形態に係る静電容量式セン
サの全体構成を示す概略断面図であり、図２に対応する
図である。

【図１０】 本発明の第３実施形態に係る静電容量式セ
ンサの全体構成を示す概略断面図であり、図２に対応す
る図である。

【図１１】 本発明の第４実施形態に係る静電容量式セ
ンサの全体構成を示す概略断面図であり、図２に対応す
る図である。

【図１２】 本発明の第５実施形態に係る静電容量式セ
ンサの全体構成を示す概略断面図であり、図２に対応す
る図である。

【図１３】 本発明の第６実施形態に係る静電容量式セ
ンサの全体構成を示す概略断面図であり、図２に対応す
る図である。

【図１４】 従来の静電容量式センサの概略構成を示す
模式図である。

【図１５】 従来の静電容量式センサにおける傾斜角
（作用力）と静電容量との関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 固定基板 １ａ 固定電極 １ｂ 凸部（支持体） １ｄ 接続電極 １ｅ 凹部 ２ 金属スペーサ ３ 支持板 ３ａ 支持部 ３ｃ 第１の軸部（第１の連結部） ３ｄ 可動部（可動電極） ３ｅ 第２の軸部（第２の連結部） ３ｇ 凸部（支持体） ４ 重り ４ｂ 突起部（支持体） ４ｃ 凹部 ６ カバー ６ａ フランジ部 ７ パッキン ｇ ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 和男 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 橋本 大一 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定電極が形成された固定基板と、 前記固定電極とギャップを存して対向配置された可動電
   極を有し前記固定基板に対して揺動可能な可動部と、 前記可動部に設けられた重りと、 前記固定基板と前記重りとの間に配置され、前記可動部
   を揺動自在に支持する支持体とを備え、 前記可動電極と前記固定電極との少なくとも一方は複数
   設けられ、 前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量を検出自
   在としたことを特徴とする、静電容量式センサ。
2. 【請求項２】 前記支持体が前記固定基板と一体的に設
   けられたことを特徴とする、請求項１記載の静電容量式
   センサ。
3. 【請求項３】 前記可動部の前記支持体と当接する位置
   に、前記支持体の先端部を受ける凹部が形成されたこと
   を特徴とする、請求項２記載の静電容量式センサ。
4. 【請求項４】 前記支持体が前記重りと一体的に設けら
   れたことを特徴とする、請求項１記載の静電容量式セン
   サ。
5. 【請求項５】 前記固定基板の前記支持体と当接する位
   置に、前記支持体の先端部を受ける凹部が形成されたこ
   とを特徴とする、請求項４記載の静電容量式センサ。
6. 【請求項６】 前記支持体が前記可動部に一体的に設け
   られたことを特徴とする、請求項１記載の静電容量式セ
   ンサ。
7. 【請求項７】 前記固定基板の前記支持体と当接する位
   置に、前記支持体の先端部を受ける凹部が形成されたこ
   とを特徴とする、請求項６記載の静電容量式センサ。
8. 【請求項８】 前記可動部が前記支持体により前記固定
   基板と反対側に付勢されていることを特徴とする、請求
   項１〜７のいずれかの項に記載の静電容量式センサ。
9. 【請求項９】 前記可動部が、変形可能な複数の連結部
   を介して支持部に支持されていることを特徴とする、請
   求項１〜８のいずれかの項に記載の静電容量式センサ。
10. 【請求項１０】 前記支持部が前記固定基板上に載置さ
    れたことを特徴とする、請求項９記載の静電容量式セン
    サ。
11. 【請求項１１】 前記支持部，前記連結部，前記可動部
    が導電部材により構成され、 前記固定基板上に接続電極が設けられるとともに、前記
    支持部が前記接続電極上に直接又は金属スペーサを介し
    て載置されたことを特徴とする、請求項９又は１０記載
    の静電容量式センサ。
12. 【請求項１２】 前記固定基板の周囲を覆うカバーが設
    けられるとともに、前記カバーにより前記支持部を前記
    固定基板に向けて押し付けたことを特徴とする、請求項
    ９〜１１のいずれかの項に記載の静電容量式センサ。
13. 【請求項１３】 前記カバーと前記固定基板との間にパ
    ッキンが設けられたことを特徴とする、請求項１２記載
    の静電容量式センサ。