JP2006126064A - 静電容量型センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の弾性アーム部を有するダイヤフラムを備えた静電容量型センサを製造する場合において、その製造効率向上および製造コスト低減を図る。
【解決手段】 ダイヤフラム２０を製造する際、各弾性アーム部２０Ｃをその一端部（すなわち可動部２０Ａ側の端部）２０Ｃｂにおいて固定部２０Ｂと短絡連結する仮支え部２０Ｄを、該ダイヤフラム２０に形成しておき、このダイヤフラム２０を静電容量型センサの一部として組み込む際に、各仮支え部２０Ｄを切除するようにする。これにより、ダイヤフラム２０の製造時に各弾性アーム部２０Ｃが塑性変形してしまうのを効果的に抑制するとともに、その製造後も、該ダイヤフラム２０が静電容量型センサの一部として組み込まれる前に、各弾性アーム部２０Ｃが不用意に塑性変形してしまわないようにする。
【選択図】 図４

Description

本願発明は、加速度センサ等として用いられる静電容量型センサを製造する方法に関するものである。

一般に静電容量型センサは、例えば「特許文献１」に記載されているように、金属薄板からなるダイヤフラムと、このダイヤフラムと対向配置された電極基板とを備えた構成となっており、ダイヤフラムの弾性変形に伴う該ダイヤフラムと電極基板との間の静電容量の変化を検出するようになっている。

その際「特許文献２」に記載された静電容量型センサにおいては、そのダイヤフラムとして、可動部と、この可動部を囲むようにして該可動部と所定間隔をおいて配置された固定部と、これら可動部および固定部間の環状空間において周方向に延びるように配置され、一端部が可動部に連結されるとともに他端部が固定部に連結された複数の弾性アーム部とを備えたものが用いられている。

特開２０００−２４９６０９号公報 特開２００４−８５２０２号公報

上記「特許文献２」に記載された静電容量型センサは、そのダイヤフラムが周方向に延びる複数の弾性アーム部を有しているので、検出感度を高めることができる反面、ダイヤフラムの製造時あるいはその後の取扱いにおいて、各弾性アーム部が塑性変形しやすいものとなってしまう。

すなわち、一般にダイヤフラムの製造は、プレス加工あるいはエッチング加工等によって行われるが、プレス加工の場合には、金属薄板をダイヤフラムの形状に打ち抜く際に各弾性アーム部の部分に塑性変形が発生しやすく、また、エッチング加工の場合には、シャワー圧やエッチングの進行速度条件等によって各弾性アーム部の部分に塑性変形が発生しやすい。そして、このような塑性変形が発生すると、センサ特性に悪影響を与えてしまうので、その加工条件を厳密に設定する必要がある。

また、ダイヤフラムの製造後においても、その可動部等に外力が作用すると各弾性アーム部は容易に塑性変形してしまうので、その取扱いに細心の注意を払う必要がある。

このように上記従来の構成では、ダイヤフラムを所定の形状に製造し、その形状を維持したまま静電容量型センサの組付けを完了させることは容易でなく、このため静電容量型センサの製造効率が悪く、これを低コストで製造することができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、静電容量型センサの製造効率向上および製造コスト低減を図ることができる静電容量型センサの製造方法を提供することを目的とするものである。

本願発明は、ダイヤフラムを製造する際に該ダイヤフラムに所定の仮支え部を形成しておく一方、このダイヤフラムを静電容量型センサの一部として組み込む際に仮支え部を切除することにより、弾性アーム部が不用意に塑性変形してしまわないようにし、もって上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る静電容量型センサの製造方法は、
金属薄板からなるダイヤフラムと、このダイヤフラムと対向配置された電極基板とを備えてなり、上記ダイヤフラムの弾性変形に伴う該ダイヤフラムと上記電極基板との間の静電容量の変化を検出するように構成された静電容量型センサであって、上記ダイヤフラムが、可動部と、この可動部の周囲を該可動部と所定間隔をおいて囲む固定部と、これら可動部および固定部間の環状空間において周方向に延びるように配置され、一端部が上記可動部に連結されるとともに他端部が上記固定部に連結された複数の弾性アーム部と、を備えてなる静電容量型センサを製造する方法において、
上記ダイヤフラムを製造する際、上記各弾性アーム部を該弾性アーム部の所定部位において上記可動部および上記固定部のうち少なくともいずれか一方と短絡連結する仮支え部を、該ダイヤフラムに形成しておき、このダイヤフラムを上記静電容量型センサの一部として組み込む際に上記各仮支え部を切除する、ことを特徴とするものである。

上記「電極基板」は、ダイヤフラムに対して片側にのみ配置されていてもよいし、その両側に配置されていてもよい。

上記「環状空間」は、環状の空間であれば、円環状の空間であることは必ずしも必要でなく、例えば、楕円環状の空間あるいは矩形環状の空間等であってもよい。

上記各「弾性アーム部」は、可動部および固定部間の環状空間において周方向に延びるように配置され、一端部が可動部に連結されるとともに他端部が固定部に連結されたものであれば、その長さや形状等の具体的な構成は特に限定されるものではなく、また、その設置本数についても特に限定されるものではない。

上記「所定部位」の具体的な位置は特に限定されるものではないが、弾性アーム部の短絡連結の相手が可動部である場合には、上記他端部（すなわち固定部側の端部）にできるだけ近い位置に設定することが好ましく、一方、弾性アーム部の短絡連結の相手が固定部である場合には、上記一端部（すなわち可動部側の端部）にできるだけ近い位置に設定することが好ましい。

上記「各仮支え部を切除する」ための具体的な方法は特に限定されるものではなく、例えばレーザ光照射による溶断やカッタによる機械的切断等が採用可能である。

上記「各仮支え部を切除する」タイミングは、ダイヤフラムを静電容量型センサの一部として組み込む際であれば、ダイヤフラム単品の状態で各仮支え部を切除するようにしてもよいし、ダイヤフラムが他の電極基板等の部材と組み付けられたサブアッセンブリの状態で各仮支え部を切除するようにしてもよい。

上記構成に示すように、本願発明に係る製造方法の対象となる静電容量型センサは、そのダイヤフラムが、可動部とこれを所定間隔をおいて囲む固定部との間の環状空間に、複数の弾性アーム部が周方向に延びるように配置されるとともに、これら各弾性アーム部の両端部が可動部および固定部に連結された構成となっているが、本願発明においては、ダイヤフラムを製造する際、各弾性アーム部をその所定部位において可動部および固定部のうち少なくともいずれか一方と短絡連結する仮支え部を、該ダイヤフラムに形成しておき、このダイヤフラムを静電容量型センサの一部として組み込む際に各仮支え部を切除するようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、ダイヤフラムの製造はプレス加工やエッチング加工等によって行われるが、その加工は上記複数の仮支え部を残すようにして行われるので、ダイヤフラムの剛性を十分に確保することが可能となり、これにより加工時に各弾性アーム部が塑性変形してしまうのを効果的に抑制することができる。そしてこれにより、ダイヤフラムをプレス加工やエッチング加工等により製造する際の加工条件を緩やかに設定することができる。

また、このようにして製造されたダイヤフラムには、複数の仮支え部が形成されており、十分な剛性が確保されているので、このダイヤフラムが静電容量型センサの一部として組み込まれる前に、その可動部等に外力が作用するようなことがあっても、各弾性アーム部が塑性変形してしまうのを効果的に抑制することができる。そしてこれにより、製造後のダイヤフラムの取扱いに細心の注意を払う必要を無くすことができる。

このように本願発明に係る製造方法を採用することにより、ダイヤフラムを所定の形状に製造することが容易に可能となり、また、その形状を維持したまま静電容量型センサの組付けを完了させることが容易に可能となる。

したがって本願発明によれば、複数の弾性アーム部を有するダイヤフラムを備えた静電容量型センサを製造する場合において、その製造効率向上および製造コスト低減を図ることができる。

なお、本願発明においては、ダイヤフラムを静電容量型センサの一部として組み込む際に各仮支え部を切除するようになっているので、静電容量型センサとして完成した段階では、これら各仮支え部が存在しない構成となる。この点では、従来のように各仮支え部の形成および切除を行うことなく製造された静電容量型センサと同様の構成となるが、各仮支え部の形成および切除を行った場合には、ダイヤフラムの複数箇所に各仮支え部を切除した痕跡が残るので、本願発明に係る製造方法で製造された静電容量型センサとそれ以外の製造方法で製造された静電容量型センサとの識別を行うことが容易に可能である。

上記構成において、各仮支え部による短絡連結を、各弾性アーム部の一端部（すなわち可動部側の端部）において固定部に対して行うようにすれば、固定部による可動部の支持が、各弾性アーム部を経由することなく直結した状態で行われることとなるので、ダイヤフラムの剛性を最大限に高めることができる。しかも、このように短絡連結を各弾性アーム部の一端部において固定部に対して行うようにすることにより、可動部には各仮支え部の切除痕が形成されないようにすることができ、これによりセンサの特性に悪影響を与えてしまうおそれを完全に無くすことができる。

この場合において、可動部および固定部間の環状空間を、各仮支え部と固定部との連結位置の周辺部分において、固定部側へ拡大形成しておくようにすれば、各仮支え部を切除する際の切除加工用スペースを広めに確保することができ、これにより各仮支え部の切除を容易に行うことが可能となる。

上記構成において、電極基板をダイヤフラムの両側に配置するようにすれば、センサの特性を向上させることができるが、このようにした場合において、これら１対の電極基板のうち少なくとも一方における各仮支え部と対向する部位に、貫通孔を形成しておくようにすれば、ダイヤフラムとその両側の１対の電極基板との組付けを行った後においても、貫通孔を介してレーザ光を照射したりカッタを挿入したりすることにより各仮支え部の切除を行うことができる。そして、このようにダイヤフラムとその両側の１対の電極基板との組付けを行った後に各仮支え部の切除を行うようにすることにより、ダイヤフラムの製造後に各弾性アーム部が不用意に塑性変形してしまうおそれを完全に無くすことができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る製造方法の適用対象となる静電容量型センサ１０を上向きに配置した状態で示す側断面図である。また、図２は、この静電容量型センサ１０を示す分解斜視図である。なお、図１は、図２におけるＸＺ平面に沿った断面図である。

これらの図に示すように、この静電容量型センサ１０は、ＸＹＺの３方向の加速度を検出するための三軸型加速度センサであって、検出ユニット１２および回路基板ユニット１４がボトムプレート１６に載置された状態でカバー１８に覆われてなり、略直方体の外形形状を有している。

図３は、検出ユニット１２を詳細に示す分解斜視図である。

同図にも示すように、この検出ユニット１２は、水平面（すなわちＸＹ平面）に沿って配置されたダイヤフラム２０と、このダイヤフラム２０の上下両側に各々スペーサ２２を介して対向配置された１対の電極基板２４、２６と、ダイヤフラム２０に上方側から固定されたウエイト２８と、このウエイト２８を囲むようにして上側の電極基板２４に固定されたガイドフレーム３０とを備えてなり、該検出ユニット１２に加速度を生じさせるような外力が作用したとき、ウエイト２８の慣性質量によりダイヤフラム２０を弾性変形させて、この加速度をダイヤフラム２０と各電極基板２４、２６との間の静電容量の変化として検出するようになっている。

図４は、ダイヤフラム２０を単品で示す平断面図である。

同図にも示すように、このダイヤフラム２０は、金属薄板（例えばステンレス鋼板等）からなり、可動部２０Ａと、この可動部２０Ａの周囲を該可動部２０Ａと所定間隔をおいて囲む固定部２０Ｂと、これら可動部２０Ａおよび固定部２０Ｂ間の環状空間２０ａにおいて周方向に延びるように配置され、一端部２０Ｃｂが可動部２０Ａに連結されるとともに他端部２０Ｃｃが固定部２０Ｂに連結された３つの弾性アーム部２０Ｃとからなっている。そして、このダイヤフラム２０における弾性変形は、各弾性アーム部２０Ｃの撓み変形によって行われるようになっている。

可動部２０Ａは、直径５〜１５ｍｍ程度の円板状に形成されており、その中心部には、ウエイト２８を固定するための円形のウエイト支持孔２０Ａａが形成されている。

固定部２０Ｂは、外周形状が多角形の略円環状に形成されており、その外周側には、９０°間隔で４箇所にタブ２０Ｂａが形成されており、これら各タブ２０Ｂａには、円形のリベット挿通孔２０Ｂｂが形成されている。

環状空間２０ａは、径方向の幅が一定の円環形状を有している。

３つの弾性アーム部２０Ｃは、いずれも同一形状を有しており、１２０°間隔で配置されている。これら各弾性アーム部２０Ｃは、環状空間２０ａの径方向中心位置において、可動部２０Ａの外周形状に沿って一定幅で円弧状に延びる本体部２０Ｃａと、上記一端部２０Ｃｂおよび他端部２０Ｃｃとからなっている。

その際、一端部２０Ｃｂは、本体部２０Ｃａから直角に折れ曲がるようにして該本体部２０Ｃａと同じ幅で径方向内側に延びており、他端部２０Ｃｃは、本体部２０Ｃａから直角に折れ曲がるようにして該本体部２０Ｃａと同じ幅で径方向外側に延びている。そして、互いに隣接する弾性アーム部２０Ｃ間においては、一方の弾性アーム部２０Ｃの一端部２０Ｃｂと他方の弾性アーム部２０Ｃの他端部２０Ｃｃとの間に、各弾性アーム部２０Ｃの一端部２０Ｃｂの両側に形成される隙間と略同じ幅の隙間が形成されるようになっている。そしてこれにより、環状空間２０ａは、３つの弾性アーム部２０Ｃが配置された状態では、クランク状に折れ曲がった３つの円弧状スリットとして残されるようになっている。

固定部２０Ｂの内周面には、各弾性アーム部２０Ｃの一端部２０Ｃｂの径方向外周側に位置する部位に、矩形状の切欠き部２０Ｂｃが形成されている。これにより環状空間２０ａは、その３箇所において固定部２０Ｂ側へ拡大形成されている。

図１および３に示すように、各スペーサ２２は、ダイヤフラム２０の固定部２０Ｂと対向するようにして環状に形成された金属薄板（例えばステンレス鋼板等）からなり、その外周側には、９０°間隔で４箇所にタブ２２ａが形成されており、これら各タブ２２ａには、円形のリベット挿通孔２２ｂが形成されている。

各電極基板２４、２６は、その本体が絶縁性材料により略正方形に形成されており、十分な剛性を有している。

これら各電極基板２４、２６の中心には、円形の中心孔２４ａ、２６ａが形成されている。上側の電極基板２４の中心孔２４ａは、後述するウエイト２８の軸部２８Ｂを通すための孔であり、下側の電極基板２６の中心孔２６ａはウエイト２８をダイヤフラム２０に溶接する際に利用する作業用孔である。

これら各電極基板２４、２６の四隅には、円形のリベット挿通孔２４ｂ、２６ｂが形成されており、また、この電極基板２４、２６の周縁部には、複数のピン孔２４ｃ、２６ｃが形成されている。

図３に示すように、上側の電極基板２４の下面には、点対称配置でパターン化された扇形の検出電極２４Ａ１、２４Ａ２、２４Ｂ１、２４Ｂ２および円環状の検出電極２４Ｃが形成されており、また、下側の電極基板２６の上面には、点対称配置でパターン化された扇形の検出電極２６Ａ１、２６Ａ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２および円環状の検出電極２６Ｃが形成されている。これらの電極のうち、１対の検出電極２４Ａ１、２４Ａ２および１対の検出電極２６Ａ１、２６Ａ２は、Ｘ方向の加速度を検出するためのＸ方向検出電極であり、１対の検出電極２４Ｂ１、２４Ｂ２および１対の検出電極２６Ｂ１、２６Ｂ２は、Ｙ方向の加速度を検出するためのＹ方向検出電極であり、検出電極２４Ｃ、２６Ｃは、Ｚ方向の加速度を検出するためのＺ方向検出電極である。これら各電極は、銅箔にエッチング加工を施すことにより形成されている。

一方、上側の電極基板２４の上面には、各検出電極２４Ａ１、２４Ａ２、２４Ｂ１、２４Ｂ２、２４Ｃと導通する配線電極および接地用電極（図示せず）が所定パターンで形成されており、また、下側の電極基板２６の下面には、各検出電極２６Ａ１、２６Ａ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２、２６Ｃと導通する配線電極および接地用電極（図示せず）が所定パターンで形成されている。これら各電極も、銅箔にエッチング加工を施すことにより形成されている。

本実施形態においては、ダイヤフラム２０の上下両側に各々スペーサ２２を介して１対の電極基板２４、２６を配置した状態で、これら各部材に形成されたリベット挿通孔２０Ｂｂ、２２ｂ、２４ｂ、２６ｂにリベット３２を下方から挿通させてその上端部をカシメることにより、これらをコンデンサ構造部として一体化するようになっている。

上下両側の電極基板２４、２６の各ピン孔２４ｃ、２６ｃには、導通ピン３４が各々挿通されている。そして、これら複数の導通ピン３４のうちのいくつかを利用して、上側の電極基板２４の下面に形成された各検出電極２４Ａ１、２４Ａ２、２４Ｂ１、２４Ｂ２、２４Ｃと、下側の電極基板２６の上面に形成された各検出電極２６Ａ１、２６Ａ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２、２６Ｃと、さらに後述する回路基板ユニット１４の基板本体４０の上面に実装されたＩＣチップ４２との導通が図られている。

一方、上側の電極基板２４の下面に形成された各検出電極２４Ａ１、２４Ａ２、２４Ｂ１、２４Ｂ２、２４Ｃと、その上面に形成された配線電極および接地用電極との導通は、図示しないスルーホールにより適宜行われている。同様に、下側の電極基板２６の上面に形成された各検出電極２６Ａ１、２６Ａ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２、２６Ｃと、その下面に形成された配線電極および接地用電極との導通も、図示しないスルーホールにより適宜行われている。

なお、各検出電極２４Ａ１、２４Ａ２、２４Ｂ１、２４Ｂ２、２４Ｃは、上側の電極基板２４の下面において所定のピン孔２４ｃの位置まで各々延長形成されており（図示せず）、これにより所定の導通ピン３４との導通が図られている。また、各検出電極２６Ａ１、２６Ａ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２、２６Ｃは、下側の電極基板２６の上面において所定のピン孔２６ｃの位置まで各々延長形成されており（図示せず）、これにより所定の導通ピン３４との導通が図られている。

これら各導通ピン３４の上端部は、上側の電極基板２４の上面から上方へ僅かに突出しており、これら各導通ピン３４の下端部は、下側の電極基板２６の下面から下方へ大きく突出している。

ウエイト２８は、略キノコ状の外形形状を有する金属製ブロック（例えばステンレス鋼製ブロック）であって、下面がテーパ状に形成された円盤状の頭部２８Ａと、この頭部２８Ａの下面中央部から下方へ延びる円柱状の軸部２８Ｂとからなり、この軸部２８Ｂの下端面には、ウエイト支持孔２０Ａａと同径の柱状突起部２８Ｂａが形成されている。そして、このウエイト２８は、その柱状突起部２８Ｂａがダイヤフラム２０のウエイト支持孔２０Ａａに挿入された状態で、該ダイヤフラム２０の可動部２０Ａにレーザ溶接等によって固定されている。

このウエイト２８は、その軸部２８Ｂの直径が各電極基板２４、２６の中心孔２４ａ、２６ａの径よりも小さい値に設定されており、その頭部２８Ａの直径は中心孔２４ａの径よりも十分大きい値に設定されている。

ガイドフレーム３０は、その外周形状が各電極基板２４、２６と略同じ略正方形に設定されており、その内周形状が円形に設定されている。その際、このガイドフレーム３０の内周面３０ａは、頭部２８Ａの直径よりもやや大きい内径を有しており、その下端部は、頭部２８Ａの下面と略平行にテーパ状に延びるように形成されている。

このガイドフレーム３０の四隅には、段差部３０ｃが各々形成されている。そして、このガイドフレーム３０は、その各段差部３０ｃに各導通ピン３４の上端部を当接させた状態で、上側の電極基板２４の上面に載置されている。なお、このガイドフレーム３０の電極基板２４への固定は、ウエイト２８のダイヤフラム２０への固定に先立って行われるようになっている。

図１および２に示すように、回路基板ユニット１４は、検出ユニット１２の下側に配置されており、該検出ユニット１２で検出した静電容量の変化を電圧の変化に変換し、これを演算し増幅させて外部へ出力するようになっている。

この回路基板ユニット１４は、外周形状が各電極基板２４、２６と略同じ略正方形に設定された基板本体４０と、この基板本体４０の上面に実装されたＩＣチップ４２と、基板本体４０の下面に実装された３つのチップ部品４４、４６、４８と、その他図示しない複数のチップ部品と、この基板本体４０から下方へ突出する５本の端子ピン５０とを備えてなっている。

基板本体４０には、所定配置で５箇所に端子ピン挿通孔４０ａが形成されており、これら各端子ピン挿通孔４０ａに上記各端子ピン５０が下方から挿入された状態で、その上端部において基板本体４０にカシメ固定されるとともに、その上面に形成された電極（図示せず）にハンダ付けされている。

そして、この回路基板ユニット１４は、その基板本体４０の各ピン孔４０ｂに各導通ピン３４の下端部を嵌め込むようにして挿入することにより、検出ユニット１２に固定されるとともに、該基板本体４０の上面に形成された電極と各導通ピン３４との導通が図られるようになっている。その際、この回路基板ユニット１４は、その基板本体４０の上面が検出ユニット１２の各リベット３２の下端部に当接した状態で、その高さ方向の位置決めが行われるようになっている。

ボトムプレート１６は、その外周形状が各電極基板２４、２６よりもやや小さい略正方形に設定されており、その外周面には複数のタブ１６ａが所定間隔をおいて形成されている。また、このボトムプレート１６の上下両面には複数の凹凸部が形成されており、その中央部には矩形状開口部１６ｂが形成されるとともに、その基板本体４０の各端子ピン挿通孔４０ａに対応する位置には端子ピン挿通孔１６ｃが形成されている。

そして、このボトムプレート１６は、その各端子ピン挿通孔１６ｃに各端子ピン５０を挿通させるようにして、その上面を各導通ピン３４の下端部に当接させた状態で、その矩形状開口部１６ａを介して基板本体４０の下面までシーリング剤５２を充填することにより、回路基板ユニット１４に固定されるようになっている。また、このボトムプレート１６の各端子ピン挿通孔１６ｂには、該端子ピン挿通孔４０ａに挿通された各端子ピン５０を囲むようにしてシーリング剤５４が充填されている。

カバー１８は、金属板のプレス成形品であって、略直方体形状に形成されておりいる。このカバー１８は、検出ユニット１２および回路基板ユニット１４を上方側から覆うように配置されており、その下端開口部１８ａがボトムプレート１６の複数のタブ１６ａに当接している。その際、このカバー１８の下端開口部１８ａの内周側には、基板本体４０の下面周縁部にシーリング剤５６が充填されており、これによりカバー１８と基板本体４０およびボトムプレート１６とが固定されている。

そして、本実施形態に係る静電容量型センサ１０は、そのボトムプレート１６の下面を加速度検出の対象となる外部機器の基板への載置面として、該基板に挿入実装された状態で使用されるようになっている。

本実施形態に係る静電容量型センサ１０においては、そのダイヤフラム２０の製造が、金属薄板をプレス加工により所定形状に打ち抜くことにより行われるようになっている。ただし本実施形態においては、ダイヤフラム２０を製造した直後は、図４において２点鎖線で示す３箇所に仮支え部２０Ｄが各々形成された状態となっており、そして、これら各仮支え部２０Ｄは、ダイヤフラム２０を静電容量型センサ１０の一部として組み込む際に、ダイヤフラム２０単品の状態で切除されるようになっている。この切断は、各仮支え部２０Ｄにレーザ光を照射して該仮支え部２０Ｄを溶断することにより行われるようになっている。

図５は、図４のＶ部詳細図であって、同図（ａ）は、製造直後のダイヤフラム２０を示しており、同図（ｂ）は、静電容量型センサ１０の一部としての組み込まれた後のダイヤフラム２０を示している。

同図（ａ）に示すように、各仮支え部２０Ｄは、各弾性アーム部２０Ｃの一端部２０Ｃｂにおいて該弾性アーム部２０Ｃを固定部２０Ｂと短絡連結している。その際、これら各仮支え部２０Ｄは、各弾性アーム部２０Ｃの一端部２０Ｃｂの幅よりかなり狭い幅で径方向に帯状に延びており、該一端部２０Ｃｂに対してその周方向中央位置において連結されるとともに、固定部２０Ｂに対してその切欠き部２０Ｂｃの中央位置において連結されている。

同図（ｂ）に示すように、各弾性アーム部２０Ｃにおける一端部２０Ｃｂの周方向中央位置および固定部２０Ｂにおける各切欠き部２０Ｂｃの中央位置には、各仮支え部２０Ｄを切除した後も、該仮支え部２０Ｄの両端部が連結されていた部分に、該仮支え部２０Ｄを切除した痕跡としての切除痕２０ｄ１、２０ｄ２が残ることとなる。

以上詳述したように、本実施形態に係る製造方法の対象となる静電容量型センサ１０は、そのダイヤフラム２０が、可動部２０Ａとこれを所定間隔をおいて囲む固定部２０Ｂとの間の環状空間２０ａに、３つの弾性アーム部２０Ｃが周方向に延びるように配置されるとともに、これら各弾性アーム部２０Ｃの両端部２０Ｃｂ、２０Ｃｃが可動部２０Ａおよび固定部２０Ｂに連結された構成となっているが、本実施形態においては、ダイヤフラム２０を製造する際、各弾性アーム部２０Ｃをその一端部（すなわち可動部２０Ａ側の端部）２０Ｃｂにおいて固定部２０Ｂと短絡連結する仮支え部２０Ｄを、該ダイヤフラム２０に形成しておき、このダイヤフラム２０を静電容量型センサ１０の一部として組み込む際に各仮支え部２０Ｄを切除するようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、本実施形態においては、ダイヤフラム２０の製造がプレス加工によって行われるが、このプレス加工は３つの仮支え部２０Ｄを残すようにして行われるので、ダイヤフラム２０の剛性を十分に確保することが可能となり、これによりプレス加工時に各弾性アーム部２０Ｃが塑性変形してしまうのを効果的に抑制することができる。そしてこれにより、ダイヤフラム２０を製造する際の加工条件を緩やかに設定することができる。

また、このようにして製造されたダイヤフラム２０には、３つの仮支え部２０Ｄが形成されており、十分な剛性が確保されているので、このダイヤフラム２０が静電容量型センサ１０の一部として組み込まれる前に、その可動部２０Ａ等に外力が作用するようなことがあっても、各弾性アーム部２０Ｃが塑性変形してしまうのを効果的に抑制することができる。そしてこれにより、製造後のダイヤフラム２０の取扱いに細心の注意を払う必要を無くすことができる。

このように本実施形態に係る製造方法を採用することにより、ダイヤフラム２０を所定の形状に製造することが容易に可能となり、また、その形状を維持したまま静電容量型センサ１０の組付けを完了させることが容易に可能となる。

したがって本実施形態によれば、３つの弾性アーム部２０Ｃを有するダイヤフラム２０を備えた静電容量型センサ１０を製造する場合において、その製造効率向上および製造コスト低減を図ることができる。

なお、本実施形態においては、ダイヤフラム２０を静電容量型センサ１０の一部として組み込む際に各仮支え部２０Ｄを切除するようになっているので、静電容量型センサ１０として完成した段階では、これら各仮支え部２０Ｄが存在しない構成となる。この点では、従来のように各仮支え部２０Ｄの形成および切除を行うことなく製造された静電容量型センサと同様の構成となるが、各仮支え部２０Ｄの形成および切除を行った場合には、ダイヤフラム２０の複数箇所に各仮支え部２０Ｄを切除した痕跡としての切除痕２０ｄ１、２０ｄ２が残るので、本実施形態に係る製造方法で製造された静電容量型センサ１０とそれ以外の製造方法で製造された静電容量型センサとの識別を行うことが容易に可能である。

本実施形態においては、各仮支え部２０Ｄによる短絡連結を、各弾性アーム部２０Ｃの一端部（すなわち可動部２０Ａ側の端部）２０Ｃｂにおいて固定部２０Ｂに対して行うようになっているので、固定部２０Ｂによる可動部２０Ａの支持が、各弾性アーム部２０Ｃを経由することなく直結した状態で行われることとなり、これによりダイヤフラム２０の剛性を最大限に高めることができる。しかも、このように短絡連結を各弾性アーム部２０Ｃの一端部２０Ｃｂにおいて固定部２０Ｂに対して行うようにすることにより、可動部２０Ａには各仮支え部２０Ｄの切除痕が形成されないようにすることができ、これによりセンサの特性に悪影響を与えてしまうおそれを完全に無くすことができる。

また本実施形態においては、可動部２０Ａおよび固定部２０Ｂ間の環状空間２０ａを、各仮支え部２０Ｄと固定部２０Ｂとの連結位置の周辺部分において、固定部２０Ｂ側へ切欠き部２０Ｂｃとして拡大形成しておくようになっているので、各仮支え部２０Ｄを切除する際の切除加工用スペースを広めに確保することができ、これにより各仮支え部２０Ｄの切除を容易に行うことが可能となる。

しかも本実施形態においては、各仮支え部２０Ｄが、各弾性アーム部２０Ｃよりもかなり細幅で形成されているので、その切除を容易に行うことができる。

上記実施形態においては、ダイヤフラム２０の製造がプレス加工によって行われるものとして説明したが、その製造をエッチング加工によって行うことも可能である。その際、各仮支え部２０Ｄにハーフエッチングを施しておくようにすれば、その後に行われる該仮支え部２０Ｄの切除を容易に行うことができる。

また、上記実施形態においては、３つの弾性アーム部２０Ｃを有するダイヤフラム２０を備えた静電容量型センサ１０を製造する場合について説明したが、２つあるいは４つ以上の弾性アーム部を有するダイヤフラムを備えた静電容量型センサを製造する場合においても、上記実施形態と同様の製造方法を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記実施形態においては、ダイヤフラム２０の可動部２０Ａに固定されたウエイト２８の慣性質量を利用して加速度検出を行うように構成された静電容量型センサ１０が、その製造方法の適用対象となっているが、このようなウエイト２８を用いることなくダイヤフラム２０の可動部２０Ａ自体の慣性質量を利用して加速度検出を行うように構成された静電容量型センサを製造方法の適用対象とした場合においても、上記実施形態と同様の製造方法を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、その製造方法の適用対象となる静電容量型センサ１０が、加速度センサとして構成されている場合について説明したが、この静電容量型センサ１０が、ウエイト２８に定常的に作用する荷重による該ウエイト２８の変位を、ダイヤフラム２０の弾性変形作用を介して、該ダイヤフラム２０と各電極基板２４、２６との間の静電容量の変化として検出する荷重センサ等として構成されている場合においても、上記実施形態と同様の製造方法を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

図６は、本変形例に係る製造方法の適用対象となる静電容量型センサの検出ユニット１１２を、上下逆さに配置した状態で示す側断面図である。なお、この図６は、図３におけるＹＺ平面に沿った断面図である。

同図に示すように、この検出ユニット１１２の基本的な構成は上記実施形態の場合における検出ユニット１２と同様であるが、その電極基板１２４、１２６の構成が上記実施形態の電極基板２４、２６と異なっている。

すなわち、本変形例の電極基板１２４、１２６は、そのダイヤフラム２０の各仮支え部２０Ｄと対向する部位に、該電極基板１２４、１２６を上下方向に貫通する貫通孔１２４ｄ、１２６ｄが各々形成されている。

そして本変形例においては、ダイヤフラム２０の製造後、該ダイヤフラム２０単品の状態では、各仮支え部２０Ｄを切除せずに、検出ユニット１１２として組み付けられた段階で、電極基板１２６の各貫通孔１２６ｄを介して各仮支え部２０Ｄにレーザ光を照射することにより、該仮支え部２０Ｄを溶断して切除するようになっている。

本変形例のように、検出ユニット１１２として組み付けられた段階で各仮支え部２０Ｄの切除を行うようにすることにより、ダイヤフラム２０の製造後に各弾性アーム部２０Ｃが不用意に塑性変形してしまうおそれを完全に無くすことができる。

また本変形例においては、電極基板１２６の各貫通孔１２６ｄを介して各仮支え部２０Ｄにレーザ光を照射するようになっているので、このレーザ光照射を、ウエイト２８をダイヤフラム２０に固定するためのレーザ溶接と同じステーションで行うことも可能である。この場合には、同図に２点鎖線で示すような受け治具２を配置して、ウエイト２８をガイドフレーム３０に対して所定の高さ位置に保持するようにすればよい。

なお本変形例においては、電極基板１２４にも各貫通孔１２６ｄに対応する位置に貫通孔１２４ｄが形成されているので、レーザ光照射により電極基板１２４が損傷してしまうおそれを無くすことができるが、この電極基板１２４に貫通孔１２４ｄを形成することは必ずしも必要ではない。

また、本変形例のように検出ユニット１１２として組み付けられた段階で各仮支え部２０Ｄの切除を行う代わりに、そのダイヤフラム２０の上下両側に各々スペーサ２２を介して１対の電極基板１２４、１２６を配置して、これら各部材をリベット３２でカシメることにより、これらをコンデンサ構造部として一体化した段階で、各仮支え部２０Ｄの切除を行うようにしてもよく、このようにした場合においても、本変形例と同様の作用効果を得ることができる。

なお、検出ユニットの構成として、本変形例の検出ユニット１１２のように電極基板１２４、１２６がダイヤフラム２０の両側に配置された構成ではなく、電極基板がダイヤフラム２０の片側にのみ配置された構成となっている場合には、電極基板に貫通孔を形成しなくても、各仮支え部２０Ｄに対して電極基板とは反対側からレーザ光を照射することにより、コンデンサ構造部あるいは検出ユニットとして一体化した段階での各仮支え部２０Ｄの切除を行うことが可能である。

本願発明の一実施形態に係る製造方法の適用対象となる静電容量型センサを上向きに配置した状態で示す側断面図 上記静電容量型センサを示す分解斜視図 上記静電容量型センサの検出ユニットを詳細に示す分解斜視図 上記静電容量型センサのダイヤフラムを単品で示す平断面図 図４のＶ部詳細図であって、同図（ａ）は製造直後のダイヤフラム、同図（ｂ）は上記静電容量型センサの一部としての組み込まれた後のダイヤフラムを示す図 上記実施形態の変形例に係る製造方法の適用対象となる静電容量型センサの検出ユニットを、上下逆さに配置した状態で示す側断面図

符号の説明

２ 受け治具
１０ 静電容量型センサ
１２、１１２ 検出ユニット
１４ 回路基板ユニット
１６ ボトムプレート
１６ａ タブ
１６ｂ 矩形状開口部
１６ｃ 端子ピン挿通孔
１８ カバー
１８ａ 下端開口部
２０ ダイヤフラム
２０Ａ 可動部
２０Ａａ ウエイト支持孔
２０Ｂ 固定部
２０Ｂａ、２２ａ タブ
２０Ｂｂ、２２ｂ、２４ｂ、２６ｂ リベット挿通孔
２０Ｂｃ 切欠き部
２０Ｃ 弾性アーム部
２０Ｃａ 本体部
２０Ｃｂ 一端部
２０Ｃｃ 他端部
２０Ｄ 仮支え部
２０ａ 環状空間
２０ｄ１、２０ｄ２ 切除痕
２２ スペーサ
２４、２６、１２４、１２６ 電極基板
２４ａ、２６ａ 中心孔
２４ｃ、２６ｃ、４０ｂ ピン孔
２４Ａ１、２４Ａ２、２４Ｂ１、２４Ｂ２、２４Ｃ、２６Ａ１、２６Ａ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２、２６Ｃ 検出電極
２８ ウエイト
２８Ａ 頭部
２８Ｂ 軸部
２８Ｂａ 柱状突起部
３０ ガイドフレーム
３０ａ 内周面
３０ｃ 段差部
３２ リベット
３４ 導通ピン
４０ 基板本体
４０ａ 端子ピン挿通孔
４２ ＩＣチップ
４４、４６、４８ チップ部品
５０ 端子ピン
５２、５４、５６ シーリング剤
１２４ｄ、１２６ｄ 貫通孔

Claims (4)

1. 金属薄板からなるダイヤフラムと、このダイヤフラムと対向配置された電極基板とを備えてなり、上記ダイヤフラムの弾性変形に伴う該ダイヤフラムと上記電極基板との間の静電容量の変化を検出するように構成された静電容量型センサであって、上記ダイヤフラムが、可動部と、この可動部の周囲を該可動部と所定間隔をおいて囲む固定部と、これら可動部および固定部間の環状空間において周方向に延びるように配置され、一端部が上記可動部に連結されるとともに他端部が上記固定部に連結された複数の弾性アーム部と、を備えてなる静電容量型センサを製造する方法において、
   上記ダイヤフラムを製造する際、上記各弾性アーム部を該弾性アーム部の所定部位において上記可動部および上記固定部のうち少なくともいずれか一方と短絡連結する仮支え部を、該ダイヤフラムに形成しておき、このダイヤフラムを上記静電容量型センサの一部として組み込む際に上記各仮支え部を切除する、ことを特徴とする静電容量型センサの製造方法。
2. 上記各仮支え部による短絡連結を、上記各弾性アーム部の上記一端部において上記固定部に対して行う、ことを特徴とする請求項１記載の静電容量型センサの製造方法。
3. 上記環状空間を、上記各仮支え部と上記固定部との連結位置の周辺部分において、上記固定部側へ拡大形成しておく、ことを特徴とする請求項２記載の静電容量型センサの製造方法。
4. 上記電極基板を、上記ダイヤフラムの両側に配置するとともに、これら１対の電極基板のうち少なくとも一方における上記各仮支え部と対向する部位に貫通孔を形成しておく、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の静電容量型センサの製造方法。

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