JP2005043166A - Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method - Google Patents

Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2005043166A
JP2005043166A JP2003202026A JP2003202026A JP2005043166A JP 2005043166 A JP2005043166 A JP 2005043166A JP 2003202026 A JP2003202026 A JP 2003202026A JP 2003202026 A JP2003202026 A JP 2003202026A JP 2005043166 A JP2005043166 A JP 2005043166A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration sensor
circuit board
capacitance
output
adjustment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003202026A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazushi Suzuki
和詞 鈴木
Takahiro Sone
高裕 曽根
Naohiro Fujinami
直宏 藤浪
Naotaka Fukada
直孝 深田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Star Micronics Co Ltd
Original Assignee
Star Micronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Star Micronics Co Ltd filed Critical Star Micronics Co Ltd
Priority to JP2003202026A priority Critical patent/JP2005043166A/en
Publication of JP2005043166A publication Critical patent/JP2005043166A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire an electrostatic capacitance type acceleration sensor capable of absorbing detection output variations due to variations of parasitic capacitance and components. <P>SOLUTION: The electrostatic capacitance type acceleration sensor 1 is provided with a detection part 2 for detecting acceleration on the basis of changes in electrostatic capacitance, a circuit board 40 having a terminal for electrically connecting the detection part 2 to the outside, and a case 75 or housing both the detection part 2 and the circuit board 40. Part of the circuit board 40 has an adjusting part 45 for adjusting the output of the electrostatic capacitance type acceleration sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電容量の変化を検出して所定軸方向の力又は加速度を検出する静電容量型加速度センサに関する。特に、静電容量型加速度センサにおける出力調整に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の静電容量型加速度センサにおいては、導電性材からなる可撓板(ダイアフラム)を共通電極として、これに対向してプリント基板上に銅箔などの検出電極を配置し、これらの間に生じる静電容量の変化を検出している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−249609号公報(フロント頁 要約及び要約用選択図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、静電容量型加速度センサでは、実際には各部品仕上がり寸法の量産によるばらつきの影響、基板に形成されるパターン上の寄生容量の影響などにより、センサの零点出力は、設定値からずれ、ばらついてしまう。
【0005】
従来、寄生容量の影響は、CV変換回路内である程度対処する努力も行われてきているが、寸法など仕上がりのばらついた各部品の集合による設定値のずれは、対処法がなく、部品精度を限界まで上げる手段がとられてきたが、これらによっても十分ではなかった。
【0006】
そこで、本発明は、寄生容量及び部品のばらつきによる検出出力のばらつきを吸収できる静電容量型加速度センサを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、静電容量の変化により加速度を検出する検出部と、
該検出部と外部との電気的接続を行うための端子を有する回路基板と、
前記検出部と前記回路基板とを収容するケースと、
を備えた静電容量型加速度センサにおいて、
前記回路基板の一部に前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部を有する静電容量型加速度センサとする。これによって、基板に形成されるパターン上の寄生容量の影響、また各部品仕上がり寸法の量産によるばらつきの影響によるセンサ出力のばらつきを回路基板の一部に設けた調整部によって調整可能とできる。
【0008】
また、前記調整部が、切除可能な配線による複数の抵抗器の並列な接続で構成される静電容量型加速度センサとすれば、抵抗器を接続する切除可能な配線の切除によって簡易にセンサ出力のばらつき調整ができる。
【0009】
また、前記調整部が、削除可能な回路パターンにより構成される静電容量型加速度センサとすれば、極めて簡易なパターン形成によってセンサ出力のばらつき調整ができる。
【0010】
また、前記収容するケースが、該収容するケースに封止された回路基板の調整部に対応する窓穴を設けた静電容量型加速度センサとすれば、回路基板封後にケースの窓穴からセンサ出力のばらつき調整が可能であり、センサ出力のばらつきに影響するほぼ全ての要素による全体のばらつきを調整可能である。
【0011】
また、静電容量の変化により加速度を検出する検出部と、
該検出部と外部との電気的接続を行うための端子を有する回路基板と、
前記回路基板の一部に設けた前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部と、
前記検出部と前記回路基板とを収容するケースと、
を備えた静電容量型加速度センサにおいて、
前記ケースに前記検出部と前記回路基板とを組み込んだ後に、前記回路基板を封止し、その後に前記調整部により前記静電容量型加速度センサの出力調整を行う静電容量型加速度センサの製造方法をとれば、センサ出力に影響する多くの要素によるセンサ出力への影響を調整できる。
【0012】
また、静電容量の変化により加速度を検出する検出部と、
該検出部と外部との電気的接続を行うための端子を有する回路基板と、
前記回路基板の一部に設けた切除可能な配線による複数の抵抗器の並列な接続で構成される前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部と、
前記検出部と前記回路基板とを収容するケースと、
を備えた静電容量型加速度センサにおいて、
前記ケースに前記検出部と前記回路基板とを組み込んだ後に、前記回路基板を封止し、その後に前記複数の抵抗器の前記配線の一部を切除することにより前記静電容量型加速度センサの出力調整を行う静電容量型加速度センサの製造方法をとれば、より簡易にセンサ出力に影響する多くの要素によるセンサ出力への影響を調整できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。
【0014】
図1は、本発明による静電容量型加速度センサの一実施の形態としての検出部の原理説明断面図である。まず、図1に基づき、加速度検出の原理を説明する。この形態における静電容量型加速度センサは、図1下方に示すX,Y,Z軸方向の加速度を検出できるものであるが、ここでは、X軸方向の検出原理のみにつき説明する。Y軸方向の加速度の検出についても同様であり、Z軸方向は後述するようにより単純な構成により検出される。
【0015】
図1において、検出部2は、上方プリント基板10と下方プリント基板20との間のスペースに後述するスペーサ61と62を介して可撓性かつ導電性のダイヤフラム30を支持して主要部が構成される。上方プリント基板10には、検出電極E11,E12が、下方プリント基板20には、検出電極E21,E22が、ダイヤフラム30に対向して形成される。ダイヤフラム30には、ウエイト35がその中央脚部36の先端を固定支持される。こうして、ダイヤフラム30と検出電極E11間には、静電容量Cx−(1)が形成され、ダイヤフラム30と検出電極E12間には、静電容量Cx+(1)が形成される。またダイヤフラム30と検出電極E21間には、静電容量Cx+(2)が形成され、ダイヤフラム30と検出電極E22間には、静電容量Cx−(2)が形成される。
【0016】
静電容量型加速度センサ1がX軸方向の加速度GXを受けると、ウエイト35の慣性により、図1点線に示すようにウエイト35は傾きこれに伴いダイヤフラム30も点線のように変位する。これによって各静電容量Cx−(1),Cx+(2),Cx+(1),Cx−(2)は、変化する。点線のような傾き変位では、各静電容量Cx−(1)とCx−(2)とは、小さくなり、各静電容量Cx+(2)とCx+(1)とは、大きくなる。
【0017】
検出の感度を上げるため、図1のような配線により、静電容量が大きくなる両者の和Cx+=[Cx+(1)]+[Cx+(2)]を端子51に出力し、静電容量が小さくなる両者の和Cx−=[Cx−(1)]+[Cx−(2)]を端子52に出力する。
【0018】
図2は、図1の検出部で検出された静電容量をさらに演算し、C/V変換する回路と0点調整する調整回路を含む回路部の回路図である。
【0019】
上記の端子51と52の出力は、図2に示す回路部50の端子X+とX−とにそれぞれ入力され、変換演算回路53内の減算・C/V変換回路54でまず減算C=[Cx+]―[Cx―]とされ、C/V変換(容量―電圧変換)が行われる。この電圧出力は調整回路55を通してXoutとして静電容量型加速度センサから出力される。
【0020】
上記調整回路55は、オペアンプ56と、抵抗R1、R2よりなる非反転増幅回路と、抵抗R4と直列に、相互に並列接続されたR5−1,R5−2,R5−3とからなり、基準電圧を調整する調整部45と、これら増幅回路と調整部45と、Xoutの間に接続されるフィルタ回路(R3,C1)等からなる。
【0021】
以上は、X軸方向の加速度成分の検出原理であるが、Y軸方向の加速度成分も同様の検出電極配置による同原理で同様の検出が行われ、図2の端子Y−、Y+に入力されYoutとして検出結果が出力される。
【0022】
Z軸方向の加速度成分は、上方プリント基板10の孔11の周辺中央部付近にリング状に設けた検出電極とダイアフラム間と、それと対向して同様に下方プリント基板20にリング状に設けられた検出電極とダイアフラム間と、の静電容量をそれぞれ図2の端子Z−,Z+に入れ、それらの差を回路部50で計算し電圧出力として端子Zoutに出力する。また、図2に示すように、Y軸方向の加速度成分の回路部、Z軸方向の加速度成分の回路部にも、X軸方向の加速度成分の回路部と同様な調整部を持つ調整回路を設けている。
【0023】
次に、図3乃至図5により、この実施の形態における静電容量型加速度センサの具体的構造を説明する。図3は、図1の原理による静電容量型加速度センサの具体的構造を示す図4のA−A線に沿った断面図である。図4は、図1の原理による静電容量型加速度センサの具体的構造を示す底面図である。図5は、図3と図4に用いる回路基板の底面図である。
【0024】
検出部2は、上述のように上方プリント基板10と下方プリント基板20との間にスペーサ61と62に挟まれてダイアフラム30が支持されている。ダイアフラム30には、ウエイト35の先端がカシメ固定されている。これに、ウエイト35の可動性を維持するためのガイド70を取付ける。ガイド70と反対側の面には、チップ部品41,42を載置した回路基板40を取付ける。これらの取付けは、リベット63、ピン65、接着などによって行われる。また、回路基板40は、外部への出力伝達のための5本のピン64を保持し、このピン64は、ケース底板76の外に伸びている。検出部2、ガイド70、回路基板40を一体とした検出体S2は、ケース75に収められ、ケース底板76で封印される。ケース底板76には、調整部45に対応する窓穴90を設置する。ケース底板76は、シーリング80,81,83,84,82によって、最終的にケース75を封止するが、シーリング82の封止前に調整回路パターン46の切除による必要な調整が行われる。
【0025】
この実施形態での静電容量型加速度センサの組み立て工程は、以下のようである。図3、図4を参照しつつ説明する。
工程1:ケース75内に検出体S2を入れる。
工程2:検出体S2の周辺部にシーリング80を形成するための接着剤を塗布する。
工程3:ケース底板76をセットし、上記工程2で塗布した接着剤を硬化させる。
工程4:ピン64根元にシーリング81,83,84を形成のための接着剤を塗布し、硬化させる。
工程5:加速度を加えない状態で、零点出力を測定する。
工程6:工程5の測定値に基づき、必要に応じ、調整部45の窓穴90から、調整回路パターン46の適切な部分を切除する。
工程7:シーリング82を形成のため、接着剤を塗布、硬化させる。
工程8:加速度を加えない状態で、零点出力を再度測定する(工程8は、工程6の調整で信頼性が十分なら、省略することが出来る。)。これによって組み立ては完了である。
【0026】
次に、図2、図4及び図5に基づき、回路基板40の底面側に形成される配線パターン44とチップ部品42の配設状態を説明する。図2は、前述のとおり、図1の検出部で検出された静電容量をさらに演算し、C/V変換し調整する回路部の回路図である。図4は、前述のように、図1の原理による静電容量型加速度センサの具体的構造を示す底面図である。図5は、図3と図4に用いる回路基板の底面図である。図5において、回路基板40の底面には、印刷または印刷とエッチング等によって、導電パターン47と配線パターン44が形成される。これらの配線パターンと接続して抵抗、コンデンサなどのチップ部品42が、半田付けなどによりマウントされる。図2に示す抵抗R5−1,R5−2,R5−3,R4、R10−1,R10−2,R10−3、R15−1,R15−2,R15−3、R4,R9,R14、等が、図5上にも示されている。図4のケース底板76に設ける窓穴90の位置を図5には、点線で示す。図2にも点線で便宜上3つに分けて示す。
【0027】
次に図2に基づいて、調整回路55の動作と零点調整に付き説明する。上述の図2に基づく回路構成の説明と同様、X軸方向加速度に対する回路部分についてまず説明する。
【0028】
静電容量型加速度センサの加わるX軸方向の加速度が零、すなわち、0Gの時の端子Xoutの出力(零点出力)は、基準を電源電圧Vccの1/2(すなわち、Xout=Vcc/2)と設定したいとする。ここでは、例えば、零点出力の規格値は、Vcc/2±20%である。理想的には、抵抗R4≒抵抗R5で、Xout≒Vcc/2となる。しかし、寄生容量等の影響で前述のようにXoutのばらつきは非常に大きくなりがちである。
【0029】
R4>R5では、理論的にXout>Vcc/2となる。そこで、抵抗R5をR5−1,R5−2,R5−3の並列接続として構成する。この構成の抵抗R5を抵抗R4より、意図的に低めに設定形成する。これによって、零点出力としてのXoutは、意図的に高めに設定されたことになる。零点出力としてのXoutは、規格内に入るものか、高めに規格から外れるものとなる。
【0030】
そこで、この規格から高めに外れたものに対して、R5−3をカットし、R5の合成抵抗値を高くする。これによって、端子Xoutの零点出力は、下がる方向にシフトする。規格内に入れば、カットは完了である。零点出力が下がり切らず高めに外れている場合には、さらに、R5−2をカットし、調整する。この実施形態では、以上、3つの調整が可能である。
【0031】
このように、検出部から端子X+とX−に入力される信号は加速度が作用していない状態ではX+=X−であり、Xout=1/2Vccとなる。しかし、製造上のばらつきによる寄生容量等の影響によってXoutは1/2Vccからずれてしまう。この無加速度時のXoutを抵抗R4、R5によって設定される基準電圧(1/2Vcc)を微調整することによって、零点調整を行うのである。
【0032】
特にピン64根元への接着剤によるシーリング81,83,84を行った後に、調整部45により調整を行うと、シーリングによる静電容量変化を受けやすい部分についてシーリングを行った後に調整が可能となるため、正確な調整を行った静電容量型加速度センサ1が得られる。
【0033】
次に図6に基づいて、本発明による静電容量型加速度センサの他の実施の形態に用いる調整部につき説明する。図6は、静電容量型加速度センサの他の実施の形態に用いる調整部を示す回路基板の底面図である。回路パターンの一部である入力端子144aと144cとは、それぞれ図2における回路部のX−、X+の端子が接続されるランドとなる。図示しない反対面側で変換演算回路であるICへ配線されるが、これらの配線ラインがICに入るまでの部分が、検出部の静電容量出力に大きく影響する。そこで、これらの入力端子144a、144cに回路パターンをのばして調整部としてのカット部144b,144dをそれぞれ設ける、これを削除(またはカット)することにより調整を行う。この実施の形態は、回路パターンの形状を変えて造り込んでおくだけの簡単な構造で、生産工程などに於いて調整を容易とできるものである。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、静電容量型加速度センサの回路基板の一部に前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部を設けることにより、基板に形成されるパターン上の寄生容量の影響、また各部品仕上がり寸法の量産によるばらつきの影響によるセンサ出力のばらつきを回路基板の一部に設けた調整部によって調整可能とできる。とくに、零点出力を調整するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による静電容量型加速度センサの一実施の形態としての検出部の原理説明断面図である。
【図2】図1の検出部で検出された静電容量をさらに演算し、C/V変換し調整する回路部の回路図である。
【図3】図1の原理による静電容量型加速度センサの具体的構造を示す図4のA−A線に沿った断面図である。
【図4】図1の原理による静電容量型加速度センサの具体的構造を示す底面図である。
【図5】図3と図4に用いる回路基板の底面図である。
【図6】本発明による静電容量型加速度センサの他の実施の形態に用いる調整部を示す回路基板の底面図である。
【符号の説明】
1 静電容量型加速度センサ、2 検出部、10 上方プリント基板、11 孔、18,19 配線、20 下方プリント基板、30 ダイヤフラム、35 ウエイト、36 中央脚部、40 回路基板、41,42 チップ部品、45 調整部、46 調整部、44 配線パターン、47 導電パターン、50 回路部、51 端子、52 端子、53 変換演算回路、54 減算・C/V変換回路、55 調整回路、56 オペアンプ、61,62 スペーサ、63 リベット、64,65 ピン、70 ガイド、75 ケース、76 ケース底板、80,81,82,83,84 シーリング、90 窓穴、144b,144d カット部、144a,144c 入力端子、E11,E12,E21,E22 検出電極、R1,R2,R5,R5−1,R5−2,R5−3,R10−1,R10−2,R10−3,R15−1,R15−2,R15−3,R4,R9,R14 抵抗、Z−,Z+ 端子、Zout 端子、S2 検出体。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitance type acceleration sensor that detects a change in capacitance and detects a force or acceleration in a predetermined axial direction. In particular, the present invention relates to output adjustment in a capacitive acceleration sensor.
[0002]
[Prior art]
In a conventional capacitive acceleration sensor, a flexible plate (diaphragm) made of a conductive material is used as a common electrode, and a detection electrode such as a copper foil is disposed on a printed board opposite to the common electrode, and between these electrodes. The change of the electrostatic capacitance which arises is detected (for example, refer patent document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-249609 A (summary of front page and selection diagram for summarization)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the capacitance type acceleration sensor, the zero point output of the sensor deviates from the set value due to the influence of variations due to the mass production of the finished dimensions of each component and the parasitic capacitance on the pattern formed on the substrate. It will vary.
[0005]
Conventionally, efforts have been made to deal with the effects of parasitic capacitance to some extent within the CV conversion circuit. However, there is no countermeasure for the deviation of the set value due to the assembly of each component with different finishes such as dimensions. Measures have been taken to the limit, but these have not been sufficient.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a capacitive acceleration sensor that can absorb variations in detection output due to variations in parasitic capacitance and components.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a detection unit that detects acceleration by a change in capacitance,
A circuit board having terminals for electrical connection between the detector and the outside;
A case for housing the detection unit and the circuit board;
In a capacitive acceleration sensor with
A capacitance type acceleration sensor having an adjustment unit for adjusting the output of the capacitance type acceleration sensor on a part of the circuit board. As a result, the sensor output variation due to the influence of the parasitic capacitance on the pattern formed on the substrate and the variation due to the mass production of each component finished dimension can be adjusted by the adjusting unit provided on a part of the circuit board.
[0008]
In addition, if the adjustment unit is a capacitance type acceleration sensor configured by connecting a plurality of resistors in parallel by a resectable wiring, the sensor output can be easily performed by resecting the resectable wiring connecting the resistors. Can be adjusted.
[0009]
Further, if the adjustment unit is a capacitance type acceleration sensor constituted by a circuit pattern that can be deleted, variation in sensor output can be adjusted by a very simple pattern formation.
[0010]
Further, if the housing case is a capacitance type acceleration sensor provided with a window hole corresponding to the adjustment portion of the circuit board sealed in the housing case, the sensor is opened from the window hole of the case after sealing the circuit board. It is possible to adjust the output variation, and it is possible to adjust the overall variation due to almost all elements that affect the variation in sensor output.
[0011]
A detection unit that detects acceleration by a change in capacitance;
A circuit board having terminals for electrical connection between the detector and the outside;
An adjustment unit for adjusting the output of the capacitive acceleration sensor provided on a part of the circuit board;
A case for housing the detection unit and the circuit board;
In a capacitive acceleration sensor with
Manufacturing of a capacitive acceleration sensor in which the detection unit and the circuit board are assembled in the case, and then the circuit board is sealed, and then the output of the capacitive acceleration sensor is adjusted by the adjustment unit. If the method is adopted, the influence on the sensor output by many factors affecting the sensor output can be adjusted.
[0012]
A detection unit that detects acceleration by a change in capacitance;
A circuit board having terminals for electrical connection between the detector and the outside;
An adjustment unit for adjusting the output of the capacitive acceleration sensor configured by parallel connection of a plurality of resistors by a resectable wiring provided on a part of the circuit board;
A case for housing the detection unit and the circuit board;
In a capacitive acceleration sensor with
After the detection unit and the circuit board are assembled in the case, the circuit board is sealed, and then a part of the wiring of the plurality of resistors is cut off to thereby remove the capacitance-type acceleration sensor. If the manufacturing method of the capacitance-type acceleration sensor which performs output adjustment is taken, the influence on the sensor output by many elements which influence a sensor output can be adjusted more simply.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the principle of a detection unit as an embodiment of a capacitive acceleration sensor according to the present invention. First, the principle of acceleration detection will be described with reference to FIG. The capacitive acceleration sensor in this embodiment can detect accelerations in the X, Y, and Z axis directions shown in the lower part of FIG. 1, but only the detection principle in the X axis direction will be described here. The same applies to the detection of acceleration in the Y-axis direction, and the Z-axis direction is detected with a simpler configuration as described later.
[0015]
In FIG. 1, the detection unit 2 supports a flexible and conductive diaphragm 30 via spacers 61 and 62 described later in a space between the upper printed circuit board 10 and the lower printed circuit board 20. Is done. Detection electrodes E11 and E12 are formed on the upper printed circuit board 10, and detection electrodes E21 and E22 are formed on the lower printed circuit board 20 so as to face the diaphragm 30. A weight 35 is fixedly supported on the diaphragm 30 at the tip end of the center leg 36. Thus, a capacitance C x− (1) is formed between the diaphragm 30 and the detection electrode E11, and a capacitance C x + (1) is formed between the diaphragm 30 and the detection electrode E12. In addition, a capacitance C x + (2) is formed between the diaphragm 30 and the detection electrode E21, and a capacitance C x− (2) is formed between the diaphragm 30 and the detection electrode E22.
[0016]
When the capacitive acceleration sensor 1 receives the acceleration GX in the X-axis direction, the weight 35 tilts as shown by the dotted line in FIG. 1 due to the inertia of the weight 35, and the diaphragm 30 is displaced as shown by the dotted line. As a result, the capacitances C x− (1), C x + (2), C x + (1), and C x− (2) change. In a tilt displacement such as a dotted line, each capacitance C x− (1) and C x− (2) is small, and each capacitance C x + (2) and C x + (1) is large. Become.
[0017]
In order to increase the detection sensitivity, the sum of the capacitance C x + = [C x + (1)] + [C x + (2)], which increases the capacitance, is output to the terminal 51 by wiring as shown in FIG. The sum C x− = [C x− (1)] + [C x− (2)] of both of which the electric capacity is reduced is output to the terminal 52.
[0018]
FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit unit including a circuit for further calculating the capacitance detected by the detection unit of FIG. 1 and performing C / V conversion and an adjustment circuit for adjusting the zero point.
[0019]
The outputs of the terminals 51 and 52 are respectively input to the terminals X + and X− of the circuit unit 50 shown in FIG. 2, and the subtraction / C / V conversion circuit 54 in the conversion arithmetic circuit 53 first subtracts C x = [ C x + ] − [C x− ] and C / V conversion (capacitance-voltage conversion) is performed. This voltage output is output from the capacitive acceleration sensor through the adjustment circuit 55 as Xout.
[0020]
The adjustment circuit 55 includes an operational amplifier 56, a non-inverting amplifier circuit including resistors R1 and R2, and R5-1, R5-2, and R5-3 connected in parallel with each other in series with the resistor R4. An adjustment unit 45 that adjusts the voltage, an amplifier circuit, the adjustment unit 45, a filter circuit (R3, C1) connected between Xout, and the like are included.
[0021]
The above is the principle of detecting the acceleration component in the X-axis direction, but the acceleration component in the Y-axis direction is also detected in the same principle by the same detection electrode arrangement and is input to the terminals Y− and Y + in FIG. The detection result is output as Yout.
[0022]
The acceleration component in the Z-axis direction was provided in a ring shape on the lower printed circuit board 20 in the same manner between the detection electrode and the diaphragm provided in the vicinity of the center of the periphery of the hole 11 of the upper printed circuit board 10 and the diaphragm. Capacitances between the detection electrode and the diaphragm are respectively input to terminals Z− and Z + in FIG. 2, and the difference between them is calculated by the circuit unit 50 and output to the terminal Zout as a voltage output. Further, as shown in FIG. 2, an adjustment circuit having an adjustment unit similar to the acceleration component circuit unit in the X-axis direction is also provided in the acceleration component circuit unit in the Y-axis direction and the acceleration component circuit unit in the Z-axis direction. Provided.
[0023]
Next, a specific structure of the capacitive acceleration sensor according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 showing a specific structure of the capacitive acceleration sensor according to the principle of FIG. FIG. 4 is a bottom view showing a specific structure of the capacitive acceleration sensor according to the principle of FIG. FIG. 5 is a bottom view of the circuit board used in FIGS. 3 and 4.
[0024]
As described above, the detection unit 2 is sandwiched between the upper printed circuit board 10 and the lower printed circuit board 20 by the spacers 61 and 62 and the diaphragm 30 is supported. The end of the weight 35 is fixed to the diaphragm 30 by caulking. A guide 70 for maintaining the mobility of the weight 35 is attached thereto. On the surface opposite to the guide 70, the circuit board 40 on which the chip components 41 and 42 are mounted is attached. These attachments are performed by rivets 63, pins 65, adhesion, and the like. The circuit board 40 holds five pins 64 for transmitting output to the outside, and the pins 64 extend out of the case bottom plate 76. A detection body S2 in which the detection unit 2, the guide 70, and the circuit board 40 are integrated is housed in a case 75 and sealed by a case bottom plate 76. A window hole 90 corresponding to the adjustment unit 45 is installed in the case bottom plate 76. The case bottom plate 76 finally seals the case 75 with the sealings 80, 81, 83, 84, and 82, but necessary adjustment is performed by cutting the adjustment circuit pattern 46 before the sealing 82 is sealed.
[0025]
The assembly process of the capacitive acceleration sensor in this embodiment is as follows. This will be described with reference to FIGS.
Step 1: The detection body S2 is placed in the case 75.
Step 2: An adhesive for forming the sealing 80 is applied to the periphery of the detection body S2.
Step 3: The case bottom plate 76 is set, and the adhesive applied in Step 2 is cured.
Step 4: Adhesive for forming the sealings 81, 83, 84 is applied to the base of the pin 64 and cured.
Step 5: Measure the zero point output without applying acceleration.
Step 6: An appropriate portion of the adjustment circuit pattern 46 is cut out from the window hole 90 of the adjustment unit 45 as necessary based on the measurement value of the step 5.
Step 7: An adhesive is applied and cured to form the sealing 82.
Step 8: The zero point output is measured again with no acceleration applied (Step 8 can be omitted if the adjustment in Step 6 is reliable enough). This completes the assembly.
[0026]
Next, the arrangement state of the wiring pattern 44 and the chip component 42 formed on the bottom surface side of the circuit board 40 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit unit that further calculates the capacitance detected by the detection unit of FIG. 1 and performs C / V conversion and adjustment as described above. FIG. 4 is a bottom view showing the specific structure of the capacitive acceleration sensor according to the principle of FIG. 1 as described above. FIG. 5 is a bottom view of the circuit board used in FIGS. 3 and 4. In FIG. 5, a conductive pattern 47 and a wiring pattern 44 are formed on the bottom surface of the circuit board 40 by printing or printing and etching. Chip components 42 such as resistors and capacitors are mounted by soldering or the like in connection with these wiring patterns. Resistors R5-1, R5-2, R5-3, R4, R10-1, R10-2, R10-3, R15-1, R15-2, R15-3, R4, R9, R14, etc. shown in FIG. Is also shown on FIG. The positions of the window holes 90 provided in the case bottom plate 76 of FIG. 4 are indicated by dotted lines in FIG. FIG. 2 is also shown by three broken lines for convenience.
[0027]
Next, the operation of the adjustment circuit 55 and the zero point adjustment will be described with reference to FIG. Similar to the description of the circuit configuration based on FIG. 2 described above, the circuit portion for the X-axis direction acceleration will be described first.
[0028]
When the acceleration in the X-axis direction applied by the capacitance type acceleration sensor is zero, that is, 0G, the output of the terminal Xout (zero point output) is ½ the power supply voltage Vcc (that is, Xout = Vcc / 2). And want to set. Here, for example, the standard value of the zero point output is Vcc / 2 ± 20%. Ideally, resistance R4≈resistor R5 and Xout≈Vcc / 2. However, the variation in Xout tends to be very large as described above due to the influence of parasitic capacitance and the like.
[0029]
When R4> R5, Xout> Vcc / 2 theoretically. Therefore, the resistor R5 is configured as a parallel connection of R5-1, R5-2, and R5-3. The resistor R5 having this configuration is intentionally set lower than the resistor R4. As a result, Xout as the zero point output is intentionally set high. Xout as the zero point output falls within the standard or is highly deviated from the standard.
[0030]
Therefore, R5-3 is cut with respect to those that deviate from this standard, and the combined resistance value of R5 is increased. As a result, the zero point output at the terminal Xout is shifted downward. If it falls within the standard, the cut is complete. If the zero point output is not high enough to fall, R5-2 is further cut and adjusted. In this embodiment, the above three adjustments are possible.
[0031]
Thus, the signals input from the detection unit to the terminals X + and X− are X + = X− and Xout = ½ Vcc when no acceleration is applied. However, Xout deviates from 1/2 Vcc due to the influence of parasitic capacitance and the like due to manufacturing variations. The zero point adjustment is performed by finely adjusting the reference voltage (1/2 Vcc) set by the resistors R4 and R5 for the Xout at the time of no acceleration.
[0032]
In particular, when the adjustment is performed by the adjustment unit 45 after the sealing 81, 83, 84 is performed on the root of the pin 64, the adjustment can be performed after the sealing is performed on a portion that is susceptible to a capacitance change due to the sealing. Therefore, the capacitive acceleration sensor 1 that has been accurately adjusted is obtained.
[0033]
Next, based on FIG. 6, an adjustment unit used in another embodiment of the capacitive acceleration sensor according to the present invention will be described. FIG. 6 is a bottom view of a circuit board showing an adjustment unit used in another embodiment of the capacitive acceleration sensor. The input terminals 144a and 144c, which are part of the circuit pattern, are lands to which the X− and X + terminals of the circuit portion in FIG. 2 are respectively connected. Wiring is performed on the opposite surface (not shown) to the IC that is the conversion operation circuit, but the portion until these wiring lines enter the IC greatly affects the capacitance output of the detection unit. Therefore, adjustment is performed by extending (cutting) the circuit patterns to these input terminals 144a and 144c and providing cut portions 144b and 144d as adjustment portions, respectively. This embodiment has a simple structure in which the shape of the circuit pattern is changed and built, and can be easily adjusted in the production process.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the adjustment unit for adjusting the output of the capacitive acceleration sensor is provided on a part of the circuit board of the capacitive acceleration sensor. The sensor output variation due to the influence of the parasitic capacitance on the pattern and the variation due to the mass production of the finished dimensions of each component can be adjusted by the adjusting unit provided on a part of the circuit board. In particular, it is suitable for adjusting the zero point output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the principle of a detection unit as an embodiment of a capacitive acceleration sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit unit that further calculates the capacitance detected by the detection unit of FIG. 1 and performs C / V conversion and adjustment.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4 showing a specific structure of the capacitive acceleration sensor according to the principle of FIG. 1;
4 is a bottom view showing a specific structure of a capacitive acceleration sensor according to the principle of FIG. 1; FIG.
5 is a bottom view of the circuit board used in FIGS. 3 and 4. FIG.
FIG. 6 is a bottom view of a circuit board showing an adjustment unit used in another embodiment of the capacitive acceleration sensor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance type acceleration sensor, 2 detection part, 10 Upper printed circuit board, 11 holes, 18, 19 wiring, 20 Lower printed circuit board, 30 Diaphragm, 35 Weight, 36 Center leg part, 40 Circuit board, 41, 42 Chip components 45 adjustment unit 46 adjustment unit 44 wiring pattern 47 conductive pattern 50 circuit unit 51 terminal 52 terminal 53 conversion operation circuit 54 subtraction / C / V conversion circuit 55 adjustment circuit 56 operational amplifier 61 62 spacer, 63 rivet, 64, 65 pin, 70 guide, 75 case, 76 case bottom plate, 80, 81, 82, 83, 84 sealing, 90 window hole, 144b, 144d cut part, 144a, 144c input terminal, E11, E12, E21, E22 detection electrodes, R1, R2, R5, R5-1, R5-2, R5-3, R10- , R10-2, R10-3, R15-1, R15-2, R15-3, R4, R9, R14 resistors, Z-, Z + terminal, Zout terminal, S2 detector.

Claims (6)

静電容量の変化により加速度を検出する検出部と、
該検出部と外部との電気的接続を行うための端子を有する回路基板と、
前記検出部と前記回路基板とを収容するケースと、
を備えた静電容量型加速度センサにおいて、
前記回路基板の一部に前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部を有することを特徴とする静電容量型加速度センサ。
A detection unit for detecting acceleration by a change in capacitance;
A circuit board having terminals for electrical connection between the detector and the outside;
A case for housing the detection unit and the circuit board;
In a capacitive acceleration sensor with
A capacitance-type acceleration sensor comprising an adjustment unit for adjusting an output of the capacitance-type acceleration sensor on a part of the circuit board.
前記調整部が、切除可能な配線による複数の抵抗器の並列な接続で構成されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型加速度センサ。The capacitive acceleration sensor according to claim 1, wherein the adjustment unit is configured by connecting a plurality of resistors in parallel by a resectable wiring. 前記調整部が、削除可能な回路パターンにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型加速度センサ。The capacitive acceleration sensor according to claim 1, wherein the adjustment unit includes a circuit pattern that can be deleted. 前記収容するケースが、該収容するケースに封止された回路基板の調整部に対応する窓穴を有することを特徴とする請求項2または3に記載の静電容量型加速度センサ。4. The capacitive acceleration sensor according to claim 2, wherein the housing case has a window hole corresponding to an adjustment portion of a circuit board sealed in the housing case. 静電容量の変化により加速度を検出する検出部と、
該検出部と外部との電気的接続を行うための端子を有する回路基板と、
前記回路基板の一部に設けた前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部と、
前記検出部と前記回路基板とを収容するケースと、
を備えた静電容量型加速度センサにおいて、
前記ケースに前記検出部と前記回路基板とを組み込んだ後に、前記回路基板を封止し、その後に前記調整部により前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うことを特徴とする静電容量型加速度センサの製造方法。
A detection unit for detecting acceleration by a change in capacitance;
A circuit board having terminals for electrical connection between the detector and the outside;
An adjustment unit for adjusting the output of the capacitive acceleration sensor provided on a part of the circuit board;
A case for housing the detection unit and the circuit board;
In a capacitive acceleration sensor with
Capacitance characterized in that after the detection unit and the circuit board are assembled in the case, the circuit board is sealed, and then the output of the capacitive acceleration sensor is adjusted by the adjustment unit. Type acceleration sensor manufacturing method.
静電容量の変化により加速度を検出する検出部と、
該検出部と外部との電気的接続を行うための端子を有する回路基板と、
前記回路基板の一部に設けた切除可能な配線による複数の抵抗器の並列な接続で構成される前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うための調整部と、
前記検出部と前記回路基板とを収容するケースと、
を備えた静電容量型加速度センサにおいて、
前記ケースに前記検出部と前記回路基板とを組み込んだ後に、前記回路基板を封止し、その後に前記複数の抵抗器の前記配線の一部を切除することにより前記静電容量型加速度センサの出力調整を行うことを特徴とする静電容量型加速度センサの製造方法。
A detection unit for detecting acceleration by a change in capacitance;
A circuit board having terminals for electrical connection between the detector and the outside;
An adjusting unit for adjusting the output of the capacitive acceleration sensor configured by parallel connection of a plurality of resistors by a resectable wiring provided on a part of the circuit board;
A case for housing the detection unit and the circuit board;
In a capacitive acceleration sensor with
After the detection unit and the circuit board are assembled in the case, the circuit board is sealed, and then a part of the wiring of the plurality of resistors is cut off to thereby remove the capacitance-type acceleration sensor. A method for manufacturing a capacitance type acceleration sensor, characterized by performing output adjustment.
JP2003202026A 2003-07-25 2003-07-25 Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method Pending JP2005043166A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003202026A JP2005043166A (en) 2003-07-25 2003-07-25 Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003202026A JP2005043166A (en) 2003-07-25 2003-07-25 Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005043166A true JP2005043166A (en) 2005-02-17

Family

ID=34261915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003202026A Pending JP2005043166A (en) 2003-07-25 2003-07-25 Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005043166A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101975131B1 (en) Mems pressure sensor and mems inertial sensor integration structure
US5092174A (en) Capacitance accelerometer
JP3588276B2 (en) Sensor signal processing circuit
JP5751341B2 (en) Capacitance detection circuit
JPH10198503A (en) Force detecting touch pad
JP2004045173A (en) Capacitance type sensor
EP3799311A1 (en) Waterproof mems button device, input device comprising the mems button device and electronic apparatus
US20050040833A1 (en) Capacitance measuring circuit, capacitance measuring instrument, and microphone device
JP2003075487A (en) Impedance detection apparatus and capacitance detection apparatus
JPH06213918A (en) Semiconductor acceleration detector
JP2005043166A (en) Electrostatic capacitance type acceleration sensor and its manufacturing method
JP2009175087A (en) Acceleration sensor device
US9664719B2 (en) Capacitance detection circuit
JPH1078485A (en) Earthquake wave detector
JP4271447B2 (en) Stress sensor and manufacturing method thereof
JP4365982B2 (en) Tilt sensor
JP2004347530A (en) Electrostatic capacitance type sensor
JP2003004760A (en) Piezoelectric-type acceleration sensor
JP2572752Y2 (en) pressure sensor
JP2528329Y2 (en) Force detection device
CN220398581U (en) Capacitive sensor
JP2004132886A (en) Electrostatic capacitance type sensor
JP2004347529A (en) Capacitance type sensor
JP2005003648A (en) Physical quantity detector
JP2006105937A (en) Electric potential sensor and image forming system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060622

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Effective date: 20080529

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080610

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081014