JP2014126454A

JP2014126454A - Capacitance type detection device

Info

Publication number: JP2014126454A
Application number: JP2012283360A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Niwa; 正久丹羽; Kunitaka Okada; 邦孝岡田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitance type detection device capable of precisely detecting a displacement of a moving member even when an air gap is provided between the moving member and a detection electrode.SOLUTION: The capacitance type detection device includes: a moving member 1 that moves along an x-direction together with a target; and a pair of detection electrodes 2A and 2B which are disposed to interpose the moving member 1 and each positioned away from the moving member 1. The moving member 1 is formed in a shape that the capacitance C0 between the respective detection electrodes 2A and 2B changes accompanying a displacement along the x-direction. The moving member 1 and the respective detection electrodes 2A and 2B are formed in dimensions that facing areas do not change irrespective of a relative displacement within a predetermined range along a y-direction perpendicular to the x-direction.

Description

本発明は、静電容量式検出装置に関する。 The present invention relates to a capacitance type detection device.

従来から、対象物の変位を求める静電容量式の検出装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の静電容量式変位センサは、固定電極と、固定電極に対して相対的に平行移動可能に対向配置された可動電極と、強誘電体板とを備える。固定電極は、強誘電体板の一面に形成され、可動電極は、強誘電体板の他面上に摺接可能に配置されている。そして、測定子に連動して可動電極が強誘電体板上を相対移動することによる可動電極と固定電極とのオーバーラップ面積の変化から、静電容量の変化を検出する。この静電容量の変化により、測定子の移動距離を検出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a capacitance type detection device that obtains displacement of an object is known, and is disclosed in, for example, Patent Document 1. The capacitance-type displacement sensor described in Patent Document 1 includes a fixed electrode, a movable electrode disposed so as to be relatively movable with respect to the fixed electrode, and a ferroelectric plate. The fixed electrode is formed on one surface of the ferroelectric plate, and the movable electrode is slidably disposed on the other surface of the ferroelectric plate. Then, a change in capacitance is detected from a change in the overlap area between the movable electrode and the fixed electrode due to the relative movement of the movable electrode on the ferroelectric plate in conjunction with the measuring element. The moving distance of the measuring element is detected by the change in capacitance.

特開平０３−１２３８１４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-123814

しかしながら、上記従来例では、強誘電体板上を可動電極（移動体）が摺動する構成となっている。このため、可動電極が強誘電体板に引っ掛かる等して可動電極の移動が妨げられ、応答性が劣化する虞がある。また、可動電極が強誘電体上を摺動することにより、摩耗粉が発生する虞がある。 However, in the above conventional example, the movable electrode (moving body) slides on the ferroelectric plate. For this reason, the movement of the movable electrode is hindered by the movable electrode being caught on the ferroelectric plate, and the responsiveness may be deteriorated. Moreover, there is a possibility that abrasion powder is generated when the movable electrode slides on the ferroelectric.

この問題を解決すべく、可動電極と強誘電体板との間に空隙を設けることが考えられる。しかしながら、この場合には、装置を取り付けるとき、或いは装置に外部から振動が加えられるときに、可動電極及び強誘電体板の取付位置にばらつきが生じる虞がある。取付位置にばらつきが生じると、ばらつきに依って可動電極と固定電極（検出電極）との間の静電容量が変動するため、可動電極の変位を精度良く求めることができないという問題がある。 In order to solve this problem, it is conceivable to provide a gap between the movable electrode and the ferroelectric plate. However, in this case, when the device is attached or when vibration is applied to the device from the outside, there is a possibility that the attachment position of the movable electrode and the ferroelectric plate may vary. If the mounting position varies, the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode (detection electrode) varies depending on the variation, and thus there is a problem that the displacement of the movable electrode cannot be obtained with high accuracy.

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、移動体と検出電極との間に空隙を設けても移動体の変位を精度良く求めることのできる静電容量式検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a capacitance type detection device that can accurately determine the displacement of a moving body even when a gap is provided between the moving body and a detection electrode. For the purpose.

本発明の静電容量式検出装置は、対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体を挟み込む形で配置され且つ前記移動体とそれぞれ離間する１対の検出電極とを備え、前記移動体を、その前記一の方向に沿った変位に伴って前記各検出電極との間の静電容量が変化する形状に形成し、前記移動体及び前記各検出電極を、前記一の方向と直交する方向に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成することを特徴とする。 The capacitance type detection device of the present invention includes a moving body that moves along a direction along with an object, and a pair of detection electrodes that are arranged so as to sandwich the moving body and are spaced apart from the moving body. The movable body is formed into a shape in which the capacitance between the movable body and the detection electrodes changes in accordance with the displacement along the one direction. The opposing area is not changed by a relative displacement in a predetermined range along a direction orthogonal to the direction of the above.

この静電容量式検出装置において、前記各検出電極を同電位に接続することが好ましい。 In this capacitance type detection device, it is preferable that the detection electrodes are connected to the same potential.

この静電容量式検出装置において、前記各検出電極は、リジッド基板から成る複数の基板を積層して成る１対の多層基板にそれぞれ設けられ、且つ前記各検出電極を前記多層基板のうち内側の前記基板に形成することが好ましい。 In this capacitance type detection device, each of the detection electrodes is provided on a pair of multilayer substrates formed by laminating a plurality of substrates made of rigid substrates, and each of the detection electrodes is disposed on the inner side of the multilayer substrate. It is preferable to form on the substrate.

この静電容量式検出装置において、前記リジッド基板は、セラミック基板から成ることが好ましい。 In this capacitance type detection device, the rigid substrate is preferably made of a ceramic substrate.

この静電容量式検出装置において、前記各多層基板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することが好ましい。 In this capacitance type detection device, it is preferable that at least a part of each of the multilayer substrates is integrally formed in a resin case.

この静電容量式検出装置において、前記各検出電極と電気的に接続される金属板から成る端子を有し、前記各検出電極と電気的に接続される電極パターンに前記端子を溶接して接続することが好ましい。 In this capacitance type detection device, the detection device has a terminal made of a metal plate electrically connected to each detection electrode, and the terminal is welded and connected to an electrode pattern electrically connected to each detection electrode. It is preferable to do.

この静電容量式検出装置において、前記各検出電極を挟んだ前記移動体とは反対側の位置に、それぞれシールド電極を配置することが好ましい。 In this capacitance type detection device, it is preferable that a shield electrode is disposed at a position opposite to the moving body with the detection electrodes interposed therebetween.

この静電容量式検出装置において、前記各検出電極はそれぞれ金属板から成り、前記金属板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することが好ましい。 In this capacitance type detection device, each of the detection electrodes is preferably made of a metal plate, and at least a part of the metal plate is preferably integrally formed in a resin case.

この静電容量式検出装置において、前記金属板のうち前記ケースから露出した部位の表面は、絶縁体で覆われることが好ましい。 In this capacitance type detection device, it is preferable that a surface of a portion of the metal plate exposed from the case is covered with an insulator.

本発明は、移動体及び各検出電極を、移動体の変位する一の方向と直交する方向に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成している。また、本発明では、移動体を１対の検出電極で挟み込み、且つ移動体と各検出電極との間に所定の間隔を空けている。このため、本発明では、移動体及び各検出電極の取付位置にばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量の変動が殆どない。したがって、本発明では、移動体と各検出電極との間に空隙を設けても移動体の変位を精度良く求めることができる。 In the present invention, the movable body and each detection electrode are formed with dimensions such that the facing area does not change depending on a relative displacement in a predetermined range along a direction orthogonal to the direction in which the movable body is displaced. In the present invention, the moving body is sandwiched between a pair of detection electrodes, and a predetermined interval is provided between the moving body and each detection electrode. For this reason, in the present invention, even if the mounting position of the moving body and each detection electrode varies, there is almost no variation in capacitance due to the variation. Therefore, in the present invention, even if a gap is provided between the moving body and each detection electrode, the displacement of the moving body can be obtained with high accuracy.

本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｘ方向から見た平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows Embodiment 1 of the electrostatic capacitance type detection apparatus which concerns on this invention, (a) is a perspective view, (b) is the top view seen from the x direction. 本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態２を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｘ方向から見た平面図である。It is a figure which shows Embodiment 2 of the electrostatic capacitance type detection apparatus which concerns on this invention, (a) is a perspective view, (b) is the top view seen from the x direction. 本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態３を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｘ方向から見た断面図である。It is a figure which shows Embodiment 3 of the electrostatic capacitance type detection apparatus which concerns on this invention, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing seen from the x direction. 同上の静電容量式検出装置における要部の説明図で、（ａ）は第１多層基板を構成する各基板を示す平面図で、（ｂ）は第２多層基板を構成する各基板を示す平面図で、（ｃ）は各多層基板を組み立てた状態の斜視図である。It is explanatory drawing of the principal part in an electrostatic capacitance type detection apparatus same as the above, (a) is a top view which shows each board | substrate which comprises a 1st multilayer board | substrate, (b) shows each board | substrate which comprises a 2nd multilayer board | substrate. It is a top view, (c) is a perspective view of the state which assembled each multilayer substrate. 本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態４を示す図で、（ａ）は検出電極を示す平面図で、（ｂ）はケースを一体成形する前の状態の斜視図で、（ｃ）は（ｂ）においてＩＣチップを封止した状態の斜視図で、（ｄ）はケースを一体成形した状態の斜視図で、（ｅ）は（ｄ）のｘ方向から見た断面図である。FIG. 7 is a diagram showing a capacitive detection device according to a fourth embodiment of the present invention, (a) is a plan view showing a detection electrode, (b) is a perspective view of a state before the case is integrally formed, (c) ) Is a perspective view of the state in which the IC chip is sealed in (b), (d) is a perspective view of a state in which the case is integrally formed, and (e) is a cross-sectional view as viewed from the x direction of (d). .

（実施形態１）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態１について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。本実施形態は、図１に示すように、移動体１と、１対の検出電極２Ａ，２Ｂとを備える。 (Embodiment 1)
Hereinafter, a capacitive detection device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the x direction, the y direction, and the z direction are defined by arrows shown in FIG. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a moving body 1 and a pair of detection electrodes 2A and 2B.

移動体１は、金属板から成り、変位を求める対象物（図示せず）に取り付けられる。なお、移動体１は、対象物に中間部材（図示せず）を介して取り付けられてもよいし、対象物に直接取り付けられてもよい。更には、移動体１が対象物の一部であってもよい。移動体１は、対象物と共にｘ方向（一の方向）に沿って移動する。したがって、この移動体１の変位を求めることで、対象物の変位を求めることができる。 The moving body 1 is made of a metal plate and is attached to an object (not shown) whose displacement is to be obtained. In addition, the moving body 1 may be attached to the object via an intermediate member (not shown), or may be directly attached to the object. Furthermore, the moving body 1 may be a part of an object. The moving body 1 moves along the x direction (one direction) together with the object. Therefore, the displacement of the object can be obtained by obtaining the displacement of the moving body 1.

移動体１は、平面視で矩形状の第１部位１０と、第１部位１０からｘ方向に沿って突出する第２部位１１とを一体に形成して成る。第２部位１１は、そのｙ方向の幅寸法がｘ方向に沿って連続的に変化する形状に形成している。本実施形態では、移動体１の第２部位１１が各検出電極２Ａ，２Ｂと対向する範囲が、移動体１のｘ方向の変位を求める有効範囲となる。 The moving body 1 is formed by integrally forming a first portion 10 that is rectangular in plan view and a second portion 11 that protrudes from the first portion 10 along the x direction. The second portion 11 is formed in a shape in which the width dimension in the y direction continuously changes along the x direction. In the present embodiment, the range in which the second portion 11 of the moving body 1 faces the detection electrodes 2A and 2B is an effective range for obtaining the displacement of the moving body 1 in the x direction.

検出電極２Ａ，２Ｂは、何れもｙ方向に長尺な平面視で矩形状の金属板から成る。各検出電極２Ａ，２Ｂは、ｚ方向に沿って所定の間隔を空けて配置される。移動体１は、これら検出電極２Ａ，２Ｂに挟まれた空間内を進退自在に移動するように配置され、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間もそれぞれ所定の間隔を空けている。各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、移動体１のｘ方向の変位によって増減する。すなわち、移動体１のｘ方向変位により、各検出電極２Ａ，２Ｂの移動体１と対向する面積が増減するため、静電容量Ｃ０も増減する。 Each of the detection electrodes 2A, 2B is made of a rectangular metal plate in a plan view that is long in the y direction. Each detection electrode 2A, 2B is arranged at a predetermined interval along the z direction. The moving body 1 is disposed so as to freely move back and forth in the space between the detection electrodes 2A and 2B, and a predetermined interval is also provided between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B. . The capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B increases or decreases due to the displacement of the moving body 1 in the x direction. That is, the displacement of the moving body 1 in the x direction increases or decreases the area of the detection electrodes 2A and 2B that faces the moving body 1, and thus the capacitance C0 also increases or decreases.

この静電容量Ｃ０を外部の処理部（図示せず）で検出し、処理することにより、移動体１のｘ方向の変位を求めることができる。例えば、処理部は、静電容量Ｃ０を電圧に変換するＣＶ変換回路（図示せず）と、当該電圧の増減に基づいて移動体１のｘ方向の変位を演算する演算回路（図示せず）とで構成することができる。勿論、処理部の構成はこれに限定されず、静電容量Ｃ０に基づいて移動体１のｘ方向の変位を求めるものであれば他の構成でもよい。 By detecting and processing this electrostatic capacity C0 by an external processing unit (not shown), the displacement of the moving body 1 in the x direction can be obtained. For example, the processing unit includes a CV conversion circuit (not shown) that converts the capacitance C0 into a voltage, and an arithmetic circuit (not shown) that calculates the displacement of the moving body 1 in the x direction based on the increase or decrease of the voltage. And can be configured. Of course, the configuration of the processing unit is not limited to this, and other configurations may be used as long as the displacement of the moving body 1 in the x direction is obtained based on the capacitance C0.

なお、移動体１の形状は本実施形態の形状に限定されるものではなく、有効範囲内において、移動体１のｘ方向の変位に伴って静電容量Ｃ０が増減する形状であればよい。また、移動体１は、必ずしも有効範囲内において途切れることなく連続した形状である必要はなく、複数に分割したものであってもよい。この構成であっても、有効範囲において、移動体１のｘ方向の変位に伴って静電容量Ｃ０がほぼ連続的に変化するため、移動体１の変位を求めることができる。 In addition, the shape of the moving body 1 is not limited to the shape of this embodiment, What is necessary is just the shape which the electrostatic capacitance C0 increases / decreases with the displacement of the x direction of the moving body 1 within the effective range. Moreover, the mobile body 1 does not necessarily have a continuous shape without being interrupted within the effective range, and may be divided into a plurality of parts. Even in this configuration, since the capacitance C0 changes substantially continuously with the displacement of the moving body 1 in the x direction within the effective range, the displacement of the moving body 1 can be obtained.

また、ｚ方向において検出電極２Ａを挟んだ移動体１の反対側、及びｚ方向において検出電極２Ｂを挟んだ移動体１の反対側には、図示しないが金属パターンから成るシールド電極をそれぞれ設けている。したがって、シールド電極を挟んで各検出電極２Ａ，２Ｂと反対側の位置に他の物体が存在したとしても、当該物体の存在によって静電容量Ｃ０が変化することはない。また、シールド電極を備えることで、ノイズによる静電容量Ｃ０の変動も防止することができる。 Further, shield electrodes made of a metal pattern (not shown) are provided on the opposite side of the moving body 1 sandwiching the detection electrode 2A in the z direction and on the opposite side of the moving body 1 sandwiching the detection electrode 2B in the z direction. Yes. Therefore, even if another object exists at a position opposite to the detection electrodes 2A and 2B across the shield electrode, the capacitance C0 does not change due to the presence of the object. In addition, by providing the shield electrode, it is possible to prevent fluctuation of the capacitance C0 due to noise.

各検出電極２Ａ，２Ｂ及びシールド電極は、絶縁性を有する材料から成るリジッド基板上に形成してもよい。リジッド基板は、フレキシブル基板と比較して剛性が高いので、各検出電極２Ａ，２Ｂ及びシールド電極の形状の安定性を向上することができる。また、後述の実施形態３のように、リジッド基板は多層化が容易であるので、シールド電極を配置するのにも適している。 The detection electrodes 2A and 2B and the shield electrode may be formed on a rigid substrate made of an insulating material. Since the rigid substrate has higher rigidity than the flexible substrate, the stability of the shapes of the detection electrodes 2A and 2B and the shield electrode can be improved. In addition, since the rigid substrate can be easily multi-layered as in the third embodiment to be described later, it is also suitable for arranging shield electrodes.

また、リジッド基板としてはセラミック基板を用いてもよい。セラミック基板は、耐熱性、剛性に優れた基板であるため、高温下での使用や製造に対しても形状が安定する。また、セラミック基板は、耐薬品性や耐オイル性にも優れた基板であるため、外気に晒された状態での使用にも耐え得る。 A ceramic substrate may be used as the rigid substrate. Since the ceramic substrate is a substrate excellent in heat resistance and rigidity, its shape is stable even when used or manufactured under high temperatures. Further, since the ceramic substrate is a substrate excellent in chemical resistance and oil resistance, it can withstand use in a state exposed to the outside air.

ここで、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの位置関係は一定であることが望ましい。しかしながら、既に課題でも述べたように、装置を取り付けるとき、或いは装置に外部から振動が加えられるときに、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にばらつきが生じる虞がある。 Here, it is desirable that the positional relationship between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B is constant. However, as already described in the problem, when the device is attached or when vibration is applied to the device from the outside, there is a possibility that the attachment position of the movable body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B may vary.

そこで、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２を移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１よりも大きくすることで、取付位置のｙ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。具体的には、図１（ｂ）に示すように、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における一方（同図の右側）の端部が、移動体１のｙ方向における一方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。同様に、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における他方（同図の左側）の端部が、移動体１のｙ方向における他方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。すなわち、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２が、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１よりも２σだけ大きくなっている。 Therefore, in the present embodiment, the capacitance C0 due to the variation in the mounting direction in the y direction is set by making the width dimension W2 in the y direction of each detection electrode 2A, 2B larger than the width dimension W1 in the y direction of the movable body 1. The fluctuation of the is suppressed. Specifically, as shown in FIG. 1B, one end (right side in the figure) of each detection electrode 2A, 2B in the y direction is more than one end of the movable body 1 in the y direction. A margin of a predetermined dimension δ is provided. Similarly, the other end (the left side in the figure) of each detection electrode 2A, 2B in the y direction has a margin of a predetermined dimension δ than the other end of the movable body 1 in the y direction. That is, the width dimension W2 in the y direction of each of the detection electrodes 2A and 2B is larger than the width dimension W1 in the y direction of the moving body 1 by 2σ.

このため、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとのｙ方向における相対的な位置が所定寸法δの範囲でずれたとしても、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの対向面積は不変である。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ２の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。 For this reason, even if the relative position in the y direction between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B deviates within the range of the predetermined dimension δ, the facing area between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B remains unchanged. It is. Therefore, even if the mounting position of the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B varies in the y direction, there is almost no variation in the capacitance C2 due to the variation, so that the displacement of the moving body 1 in the x direction can be accurately performed. Can be sought.

また、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂで移動体１を挟み込む構成とすることにより、取付位置のｚ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。以下、この構成について説明する。 In the present embodiment, the movable body 1 is sandwiched between the detection electrodes 2A and 2B, thereby suppressing the fluctuation of the capacitance C0 due to the variation in the z direction of the mounting position. Hereinafter, this configuration will be described.

検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、ｚ方向において移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとが重なり合う部位における静電容量Ｃ１と、重なり合わない部位における静電容量Ｃ２との合成容量である。静電容量Ｃ１は、移動体１と検出電極２Ａとの間の静電容量Ｃ１０と、移動体１と検出電極２Ｂとの間の静電容量Ｃ１１との直列合成容量となる。ここで、誘電率をε、各検出電極２Ａ，２Ｂの移動体１と対向する面積をＳ（ｘ）、移動体１と検出電極２Ａとの間のギャップをＧ１、移動体１と検出電極２Ｂとの間のギャップをＧ２とすると、各静電容量Ｃ１０，Ｃ１１は次式で表される。 The capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B is a combined capacitance of the capacitance C1 at the site where the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B overlap in the z direction and the capacitance C2 at the site where they do not overlap. It is. The electrostatic capacitance C1 is a series combined capacitance of the electrostatic capacitance C10 between the moving body 1 and the detection electrode 2A and the electrostatic capacitance C11 between the moving body 1 and the detection electrode 2B. Here, the dielectric constant is ε, the area of each detection electrode 2A, 2B facing the moving body 1 is S (x), the gap between the moving body 1 and the detection electrode 2A is G1, and the moving body 1 and the detection electrode 2B When G 2 is a gap between the capacitances C 10 and C 11, the capacitances C 10 and C 11 are expressed by the following equations.

Ｃ１０＝ε・Ｓ（ｘ）／Ｇ１
Ｃ１１＝ε・Ｓ（ｘ）／Ｇ２
したがって、これらの合成容量である静電容量Ｃ１は、次式で表される。 C10 = ε · S (x) / G1
C11 = ε · S (x) / G2
Therefore, the capacitance C1 which is a combined capacity of these is expressed by the following equation.

Ｃ１＝ε・Ｓ（ｘ）／（Ｇ１＋Ｇ２）
ここで、検出電極２Ａ，２Ｂ間のギャップをＧ０、移動体１のｚ方向の厚み寸法をＴ１とすると、Ｇ１＋Ｇ２＝Ｇ０−Ｔ１となり、Ｇ１＋Ｇ２は定数となる。このため、静電容量Ｃ１は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、取付位置のｚ方向のばらつきによっては殆ど変化しない。 C1 = ε · S (x) / (G1 + G2)
Here, if the gap between the detection electrodes 2A and 2B is G0, and the thickness dimension of the moving body 1 in the z direction is T1, G1 + G2 = G0−T1, and G1 + G2 is a constant. For this reason, the electrostatic capacitance C1 changes only by the displacement of the moving body 1 in the x direction, and hardly changes depending on the variation in the z direction of the mounting position.

また、静電容量Ｃ２は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては変化しない。すなわち、静電容量Ｃ１，Ｃ２の合成容量である検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては殆ど変化しない。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。 Further, the capacitance C2 changes only by the displacement of the moving body 1 in the x direction and does not change by the displacement in the z direction. That is, the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B, which is a combined capacitance of the capacitances C1 and C2, changes only by the displacement of the moving body 1 in the x direction and hardly changes by the displacement in the z direction. Therefore, even if variations in the z direction occur in the mounting positions of the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B, there is almost no variation in the capacitance C0 due to the variations, so the displacement of the moving body 1 in the x direction can be accurately performed. Can be sought.

上述のように、本実施形態では、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂを、移動体１の変位する一の方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成している。また、本実施形態では、移動体１を１対の検出電極２Ａ，２Ｂで挟み込み、且つ移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間に所定の間隔を空けている。このため、本実施形態では、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向又はｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どない。したがって、本実施形態では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間に空隙を設けても移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。 As described above, in the present embodiment, the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B are moved in a predetermined range along a direction (y direction) orthogonal to one direction (x direction) in which the moving body 1 is displaced. The dimensions are such that the opposing area does not change depending on the relative displacement. In the present embodiment, the moving body 1 is sandwiched between the pair of detection electrodes 2A and 2B, and a predetermined interval is provided between the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B. For this reason, in this embodiment, even if the mounting position of the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B varies in the y direction or the z direction, the capacitance C0 hardly varies due to the variation. Therefore, in this embodiment, even if a gap is provided between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B, the displacement in the x direction of the moving body 1 can be obtained with high accuracy.

（実施形態２）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態２について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図２（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、実施形態１で説明した事項については、特に断りの無い限り説明を省略する。本実施形態は、図２に示すように、各検出電極２Ａ，２Ｂのｘ方向における一端部（図２（ａ）における左端部）を連結部２Ｃで連結している。また、本実施形態では、図２に示すように、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１を、検出電極２のｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも大きくしている。 (Embodiment 2)
Hereinafter, a capacitive detection device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the x direction, the y direction, and the z direction are defined by arrows shown in FIG. Further, the description of the matters described in the first embodiment is omitted unless otherwise specified. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, one end portion of each detection electrode 2A, 2B in the x direction (the left end portion in FIG. 2A) is connected by a connecting portion 2C. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the width dimension W 1 in the y direction of the moving body 1 is made larger than the width dimension W 2 in the y direction of the detection electrode 2.

本実施形態では、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１を各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも大きくすることで、取付位置のｙ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。具体的には、図２（ｂ）に示すように、移動体のｙ方向における一方（同図の右側）の端部が、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における一方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。同様に、移動体１のｙ方向における他方（同図の左側）の端部が、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における他方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。すなわち、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１が、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも２σだけ大きくなっている。 In the present embodiment, the capacitance C0 varies due to variations in the mounting direction in the y direction by making the width dimension W1 in the y direction of the movable body 1 larger than the width dimension W2 in the y direction of the detection electrodes 2A and 2B. Is suppressed. Specifically, as shown in FIG. 2B, one end (right side in the figure) of the moving body in the y direction is more predetermined than one end of each of the detection electrodes 2A and 2B in the y direction. Only a dimension δ is allowed. Similarly, the other end (left side in the figure) of the moving body 1 has a margin of a predetermined dimension δ than the other end of the detection electrodes 2A and 2B in the y direction. That is, the width dimension W1 in the y direction of the moving body 1 is larger by 2σ than the width dimension W2 in the y direction of each of the detection electrodes 2A and 2B.

また、本実施形態でも、各検出電極２Ａ，２Ｂで移動体１を挟み込む構成とすることにより、取付位置のｚ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。以下、この構成について説明する。検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、実施形態１と同様に、ｚ方向において移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとが重なり合う部位における静電容量Ｃ１と、重なり合わない部位における静電容量Ｃ２との合成容量である。本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂを連結部２Ｃで連結していることにより、各検出電極２Ａ，２Ｂは同電位となっている。したがって、静電容量Ｃ１は、移動体１と検出電極２Ａとの間の静電容量Ｃ１０と、移動体１と検出電極２Ｂとの間の静電容量Ｃ１１との並列合成容量となる。 Also in this embodiment, by adopting a configuration in which the moving body 1 is sandwiched between the detection electrodes 2A and 2B, fluctuations in the capacitance C0 due to variations in the mounting direction in the z direction are suppressed. Hereinafter, this configuration will be described. As in the first embodiment, the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B is equal to the capacitance C1 at the portion where the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B overlap in the z direction, and the capacitance at the portion where they do not overlap. The combined capacity with the capacity C2. In the present embodiment, the detection electrodes 2A and 2B are at the same potential by connecting the detection electrodes 2A and 2B with the connecting portion 2C. Accordingly, the capacitance C1 is a parallel combined capacitance of the capacitance C10 between the moving body 1 and the detection electrode 2A and the capacitance C11 between the moving body 1 and the detection electrode 2B.

ここで、ｚ方向において移動体１が各検出電極２Ａ，２Ｂの間の中心に位置する場合を基準とし、このときの移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間のギャップをＧ３とする（図２（ｂ）参照）。そして、移動体１がｚ方向に沿った一方の向き（同図における下向き）にΔだけずれた場合を考える。このときの静電容量Ｃ１０，Ｃ１１は次式で表される。 Here, the case where the moving body 1 is positioned at the center between the detection electrodes 2A and 2B in the z direction is used as a reference, and the gap between the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B at this time is G3. (See FIG. 2 (b)). Consider a case where the moving body 1 is shifted by Δ in one direction (downward in the figure) along the z direction. The capacitances C10 and C11 at this time are expressed by the following equations.

Ｃ１０＝ε・Ｓ（ｘ）／（Ｇ３＋Δ）
Ｃ１１＝ε・Ｓ（ｘ）／（Ｇ３−Δ）
したがって、これらの合成容量であるＣ１は、次式のようにΔの２次関数で表される。 C10 = ε · S (x) / (G3 + Δ)
C11 = ε · S (x) / (G3-Δ)
Therefore, C1 which is these combined capacities is expressed by a quadratic function of Δ as in the following equation.

Ｃ１＝２・Ｇ３・ε・Ｓ（ｘ）／Ｇ３^２（１−（Δ／Ｇ３）^２）
ここで、Δ≪Ｇ３であることから、（Δ／Ｇ３）^２も非常に小さい値となるので、ｚ方向の変位による静電容量Ｃ１への影響が非常に小さくなる。更に、各検出電極２Ａ，２Ｂは連結部２Ｃで一体に形成されていることから、検出電極２Ａ，２Ｂ間のギャップの変動は加工時のばらつきのみに限定される。このため、静電容量Ｃ１は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、取付位置のｚ方向のばらつきによっては殆ど変化しない。 C1 = 2 · G3 · ε · S (x) / G3 ² (1- (Δ / G3) ² )
Here, since Δ << G3, (Δ / G3) ² is also a very small value, and the influence on the capacitance C1 due to the displacement in the z direction is very small. Furthermore, since the detection electrodes 2A and 2B are integrally formed by the connecting portion 2C, the variation in the gap between the detection electrodes 2A and 2B is limited only to the variation during processing. For this reason, the electrostatic capacitance C1 changes only by the displacement of the moving body 1 in the x direction, and hardly changes depending on the variation in the z direction of the mounting position.

仮に、検出電極２Ａ，２Ｂで移動体１を挟み込む構造ではなく、移動体１と平行な１枚の金属板を検出電極とした場合は、検出電極と移動体１との間の静電容量はＣ１となり、Δの１次関数で表される。この場合は、ｚ方向の変位による静電容量Ｃ０への影響が大きくなり、好ましくない。 If the movable body 1 is not sandwiched between the detection electrodes 2A and 2B but a single metal plate parallel to the movable body 1 is used as the detection electrode, the capacitance between the detection electrode and the movable body 1 is C1 and is expressed by a linear function of Δ. In this case, the influence on the capacitance C0 due to the displacement in the z direction becomes large, which is not preferable.

また、静電容量Ｃ２は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては殆ど変化しない。すなわち、静電容量Ｃ１，Ｃ２の合成容量である検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては殆ど変化しない。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。 Further, the capacitance C2 changes only by the displacement of the moving body 1 in the x direction, and hardly changes by the displacement of the z direction. That is, the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B, which is a combined capacitance of the capacitances C1 and C2, changes only by the displacement of the moving body 1 in the x direction and hardly changes by the displacement in the z direction. Therefore, even if variations in the z direction occur in the mounting positions of the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B, there is almost no variation in the capacitance C0 due to the variations, so the displacement of the moving body 1 in the x direction can be accurately performed. Can be sought.

また、本実施形態では、２枚の検出電極２Ａ，２Ｂを連結部２Ｃで連結した構造となっているため、互いに分離した検出電極２Ａ，２Ｂを用いる場合と比較して静電容量Ｃ０が大きくなり、ＳＮ比を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, since the two detection electrodes 2A and 2B are connected by the connecting portion 2C, the capacitance C0 is larger than when the detection electrodes 2A and 2B separated from each other are used. Thus, the SN ratio can be improved.

上述のように、本実施形態では、実施形態１と同様に、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向又はｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どない。したがって、本実施形態では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間に空隙を設けても移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。 As described above, in the present embodiment, as in the first embodiment, even if a variation in the y direction or the z direction occurs in the mounting position of the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B, the capacitance C0 depending on the variation. There is almost no fluctuation. Therefore, in this embodiment, even if a gap is provided between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B, the displacement in the x direction of the moving body 1 can be obtained with high accuracy.

なお、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１は、実施形態１と同様に、検出電極２のｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも小さくてもよい。すなわち、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂがｙ方向に所定範囲内で相対的に変位したとしても、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの対向面積が不変となる構成であればよい。 Note that the width dimension W1 in the y direction of the moving body 1 may be smaller than the width dimension W2 in the y direction of the detection electrode 2 as in the first embodiment. In other words, even if the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B are relatively displaced within a predetermined range in the y direction, the facing area between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B is not changed. Good.

（実施形態３）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態３について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図３（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、実施形態１，２で説明した事項については、特に断りの無い限り説明を省略する。本実施形態は、図３，４に示すように、検出電極２Ａを形成した多層基板Ｐ１と、検出電極２Ｂを形成した多層基板Ｐ２と、各多層基板Ｐ１，Ｐ２を保持するケース５とを備える。移動体１は、各多層基板Ｐ１，Ｐ２の間において、ｘ方向に沿って変位する。 (Embodiment 3)
Hereinafter, a capacitive detection device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the x direction, the y direction, and the z direction are defined by arrows shown in FIG. Further, the description of the matters described in the first and second embodiments is omitted unless otherwise specified. As shown in FIGS. 3 and 4, the present embodiment includes a multilayer substrate P1 on which the detection electrode 2A is formed, a multilayer substrate P2 on which the detection electrode 2B is formed, and a case 5 that holds the multilayer substrates P1 and P2. . The moving body 1 is displaced along the x direction between the multilayer substrates P1 and P2.

多層基板Ｐ１は、図４（ａ）に示すように、複数（本実施形態では４枚）の基板Ｐ１０〜Ｐ１３を積層して成る。各基板Ｐ１０〜Ｐ１３は、何れも平面視で矩形状のリジッド基板から成り、本実施形態ではセラミック基板である。各基板Ｐ１０〜Ｐ１３は、移動体１に近い方から、Ｐ１３，Ｐ１２，Ｐ１１，Ｐ１０の順にｚ方向に沿って積層している。 As shown in FIG. 4A, the multilayer substrate P1 is formed by laminating a plurality (four in this embodiment) of substrates P10 to P13. Each of the substrates P10 to P13 is a rectangular rigid substrate in plan view, and is a ceramic substrate in this embodiment. The substrates P10 to P13 are stacked along the z direction in the order of P13, P12, P11, and P10 from the side closer to the moving body 1.

基板Ｐ１２の一面（図４（ａ）における紙面奥側の面）には、検出電極２Ａを形成している。また、各基板Ｐ１１，Ｐ１２の一面（図４（ａ）における紙面奥側の面）には、シールド電極Ｓ１をそれぞれ形成している。このシールド電極Ｓ１は、実施形態１のシールド電極と同様の機能を有する。なお、基板Ｐ１２では、検出電極２Ａと離間してシールド電極Ｓ１を形成している。 The detection electrode 2A is formed on one surface of the substrate P12 (the surface on the back side in FIG. 4A). Further, a shield electrode S1 is formed on one surface of each of the substrates P11 and P12 (the surface on the back side in FIG. 4A). The shield electrode S1 has the same function as the shield electrode of the first embodiment. In the substrate P12, the shield electrode S1 is formed apart from the detection electrode 2A.

各基板Ｐ１１〜Ｐ１３の端部（図４（ａ）における下端部）には、ｘ方向に沿って一定の間隔を空けて、１対のスルーホールＴ１をそれぞれ貫設している。また、基板Ｐ１３の一面（図４（ａ）における紙面奥側の面）における端部（図４（ａ）における下端部）には、金属膜から成る矩形状の電極パターンＥ１を１対形成している。検出電極２Ａは、導体及びスルーホールＴ１を介して、一方（図４（ａ）における左側）の電極パターンＥ１と接続している。また、シールド電極Ｓ１は、導体及びスルーホールＴ１を介して、他方（図４（ａ）における右側）の電極パターンＥ１に接続している。 A pair of through-holes T1 are provided through the ends (the lower ends in FIG. 4A) of the respective substrates P11 to P13 at regular intervals along the x direction. Further, a pair of rectangular electrode patterns E1 made of a metal film are formed on the end portion (the lower end portion in FIG. 4A) on one surface of the substrate P13 (the back surface in FIG. 4A). ing. The detection electrode 2A is connected to one (left side in FIG. 4A) electrode pattern E1 through a conductor and a through hole T1. The shield electrode S1 is connected to the other electrode pattern E1 (on the right side in FIG. 4A) via a conductor and a through hole T1.

多層基板Ｐ２は、図４（ｂ）に示すように、複数（本実施形態では４枚）の基板Ｐ２０〜Ｐ２３を積層して成る。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、何れも平面視で矩形状のリジッド基板から成り、本実施形態ではセラミック基板である。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、移動体１に近い方から、Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の順にｚ方向に沿って積層している。 As shown in FIG. 4B, the multilayer substrate P2 is formed by laminating a plurality (four in this embodiment) of substrates P20 to P23. Each of the substrates P20 to P23 is a rectangular rigid substrate in plan view, and is a ceramic substrate in this embodiment. The substrates P20 to P23 are stacked along the z direction in the order of P20, P21, P22, and P23 from the side closer to the moving body 1.

基板Ｐ２１の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）には、検出電極２Ｂを形成している。また、各基板Ｐ２１，Ｐ２２の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）には、シールド電極Ｓ１をそれぞれ形成している。なお、基板Ｐ２１では、検出電極２Ａと離間してシールド電極Ｓ１を形成している。 A detection electrode 2B is formed on one surface of the substrate P21 (the surface on the front side in FIG. 4B). A shield electrode S1 is formed on one surface of each of the substrates P21 and P22 (the surface on the front side in FIG. 4B). In the substrate P21, the shield electrode S1 is formed apart from the detection electrode 2A.

各基板Ｐ２０〜Ｐ２２の中央部及び端部（図４（ｂ）における下端部）には、ｘ方向に沿って一定の間隔を空けて、１対のスルーホールＴ１をそれぞれ貫設している。また、基板Ｐ２０の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）における中央部には、金属膜から成る１対の電極パターンＥ１を形成している。検出電極２Ｂは、導体及びスルーホールＴ１を介して、中央部における一方（図４（ｂ）における左側）の電極パターンＥ１と接続している。また、シールド電極Ｓ１は、導体及びスルーホールＴ１を介して、中央部における他方（図４（ｂ）における右側）の電極パターンＥ１に接続している。また、基板Ｐ２０の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）における端部（図４（ｂ）における下端部）には、３つの電極パターンＥ２を形成している。 A pair of through-holes T1 are respectively provided through the central portion and the end portion (the lower end portion in FIG. 4B) of each of the substrates P20 to P22 at a certain interval along the x direction. In addition, a pair of electrode patterns E1 made of a metal film is formed at the center of one surface of the substrate P20 (the surface on the front side in FIG. 4B). The detection electrode 2B is connected to one electrode pattern E1 (on the left side in FIG. 4B) at the center via a conductor and a through hole T1. In addition, the shield electrode S1 is connected to the other electrode pattern E1 in the central portion (the right side in FIG. 4B) via the conductor and the through hole T1. In addition, three electrode patterns E2 are formed on the end portion (the lower end portion in FIG. 4B) on one surface of the substrate P20 (the front surface in FIG. 4B).

各基板Ｐ１３，Ｐ２０の一方の電極パターンＥ１は、金属板から成る連結片３を介して互いに接続されている。また、各基板Ｐ１３，Ｐ２０の他方の電極パターンＥ１は、同じく連結片３を介して互いに接続されている。これら連結片３は、各多層基板Ｐ１，Ｐ２、ひいては各検出電極２Ａ，２Ｂをｚ方向において互いに離間する形で支持している。更に、基板Ｐ２０の各電極パターンＥ２には、金属板から成る端子４の一端部をそれぞれ接続している。 One electrode pattern E1 of each of the substrates P13 and P20 is connected to each other through a connecting piece 3 made of a metal plate. The other electrode pattern E1 of each of the substrates P13 and P20 is also connected to each other through the connecting piece 3. These connecting pieces 3 support the multilayer substrates P1 and P2, and thus the detection electrodes 2A and 2B, in a manner that they are separated from each other in the z direction. Further, one end of a terminal 4 made of a metal plate is connected to each electrode pattern E2 of the substrate P20.

ここで、各連結片３及び各端子４は、各電極パターンＥ１，Ｅ２に溶接して接続している。この構成では、半田付けや圧接により接続する構成と比較して、機械的な強度を高めることができる。また、この構成では、溶接部位が高温や外部の応力に対しても強いので、検出装置を構成する際に一体成形を用いる場合にも適している。 Here, each connection piece 3 and each terminal 4 are welded and connected to each electrode pattern E1, E2. In this configuration, the mechanical strength can be increased as compared with the configuration in which the connection is made by soldering or pressure welding. In addition, this configuration is suitable for the case where integral molding is used when configuring the detection device because the welded part is resistant to high temperatures and external stresses.

多層基板Ｐ２の一面（図４（ｃ）における上面）には、実施形態１で述べた処理部を構成するＩＣチップ６を実装している。このＩＣチップ６は、多層基板Ｐ２上に形成される導体を介して各電極パターンＥ１，Ｅ２に接続している。したがって、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０に基づく移動体１のｘ方向の変位をＩＣチップ６で演算し、その結果を変位信号として各端子４から外部の装置（図示せず）に与えている。また、ＩＣチップ６は、封止樹脂６０により封止している。 The IC chip 6 constituting the processing unit described in the first embodiment is mounted on one surface (the upper surface in FIG. 4C) of the multilayer substrate P2. This IC chip 6 is connected to each electrode pattern E1, E2 through a conductor formed on the multilayer substrate P2. Therefore, in this embodiment, the displacement of the moving body 1 in the x direction based on the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B is calculated by the IC chip 6, and the result is used as a displacement signal from each terminal 4 to an external device. (Not shown). The IC chip 6 is sealed with a sealing resin 60.

各多層基板Ｐ１，Ｐ２は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ｙ方向に沿って長尺な樹脂製のケース５に一体成形している。ケース５は、各多層基板Ｐ１，Ｐ２の一部を除いて覆う。したがって、各多層基板Ｐ１，Ｐ２のうち各検出電極２Ａ，２Ｂが形成された部位がケース５から露出する（図４（ａ），（ｂ）に示す露出部分を参照）。したがって、スルーホールＴ１及び各電極パターンＥ１，Ｅ２は、ケース５により覆われるために外部に露出することがない。このため、各検出電極２Ａ，２Ｂの外部に対する絶縁性を確保することができる。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the multilayer substrates P1 and P2 are integrally formed in a long resin case 5 along the y direction. Case 5 covers except for a part of each multilayer substrate P1, P2. Accordingly, the portions of the multilayer substrates P1 and P2 where the detection electrodes 2A and 2B are formed are exposed from the case 5 (see the exposed portions shown in FIGS. 4A and 4B). Therefore, since the through hole T1 and the electrode patterns E1 and E2 are covered with the case 5, they are not exposed to the outside. For this reason, the insulation with respect to the exterior of each detection electrode 2A, 2B is securable.

また、ケース５の長手方向の一端部（図３（ｂ）における右端部）には、各端子４の一部を外部に臨ませるように開口したコネクタ５０を形成している。このコネクタ５０を外部の装置に接続することにより、各端子４を外部の装置に接続することができる。 In addition, a connector 50 is formed at one end in the longitudinal direction of the case 5 (the right end in FIG. 3B) that is open so that a part of each terminal 4 faces the outside. By connecting this connector 50 to an external device, each terminal 4 can be connected to the external device.

上述のように、本実施形態では、各多層基板Ｐ１，Ｐ２のうち内側の基板Ｐ１２，Ｐ２１にそれぞれ検出電極２Ａ，２Ｂを形成している。したがって、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂが外部に露出することがないため、各検出電極２Ａ，２Ｂの外部に対する絶縁性を確保することができる。なお、各検出電極２Ａ，２Ｂは、本実施形態のように、各多層基板Ｐ１，Ｐ２の内側の基板のうち最も移動体１に近い基板にそれぞれ形成するのが望ましい。この構成では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の静電容量Ｃ０を検出し易く、増幅回路が必要である場合にもその増幅率を極力小さく抑えることができる。 As described above, in this embodiment, the detection electrodes 2A and 2B are formed on the inner substrates P12 and P21 of the multilayer substrates P1 and P2, respectively. Therefore, in this embodiment, since each detection electrode 2A, 2B is not exposed outside, the insulation with respect to the outside of each detection electrode 2A, 2B can be ensured. Each of the detection electrodes 2A and 2B is preferably formed on the substrate closest to the moving body 1 among the substrates inside the multilayer substrates P1 and P2 as in this embodiment. In this configuration, it is easy to detect the capacitance C0 between the moving body 1 and each of the detection electrodes 2A and 2B, and the amplification factor can be suppressed as small as possible even when an amplification circuit is necessary.

なお、本実施形態では、連結片３を介して各検出電極２Ａ，２Ｂが同電位となっているため、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は実施形態２で説明した値で表される。勿論、各検出電極２Ａ，２Ｂは必ずしも連結片３を介して同電位となる必要はなく、互いに電気的に独立した構成であってもよい。この構成であれば、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は実施形態１で説明した値で表される。 In this embodiment, since the detection electrodes 2A and 2B are at the same potential via the connecting piece 3, the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B is represented by the value described in the second embodiment. Is done. Of course, the detection electrodes 2A and 2B do not necessarily have the same potential via the connecting piece 3, and may be configured to be electrically independent from each other. With this configuration, the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B is represented by the value described in the first embodiment.

また、本実施形態では、ＩＣチップ６を多層基板Ｐ２上に実装することで検出装置の一部としているが、ＩＣチップ６は本実施形態とは異なる外部の装置に組み込まれるものであってもよい。 In the present embodiment, the IC chip 6 is mounted on the multilayer substrate P2 as a part of the detection device. However, the IC chip 6 may be incorporated in an external device different from the present embodiment. Good.

（実施形態４）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態４について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図５（ｂ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、実施形態１〜３で説明した事項については、特に断りの無い限り説明を省略する。本実施形態は、図５に示すように、各検出電極２Ａ，２Ｂを第１金属板２で構成し、ＩＣチップ６を第２金属板７に実装している。なお、図示していないが、移動体１は、各検出電極２Ａ，２Ｂの間において、ｘ方向に沿って変位する。 (Embodiment 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the capacitance detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the x direction, the y direction, and the z direction are defined by arrows shown in FIG. Further, the description of the matters described in the first to third embodiments is omitted unless otherwise specified. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the detection electrodes 2 A and 2 B are configured by the first metal plate 2, and the IC chip 6 is mounted on the second metal plate 7. Although not shown, the moving body 1 is displaced along the x direction between the detection electrodes 2A and 2B.

第１金属板２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、１枚の金属板を加工することで、１対の検出電極２Ａ，２Ｂと、各検出電極２Ａ，２Ｂを連結する連結片２Ｃと、接続片２Ｄとを一体に形成して成る。本実施形態では、連結片２Ｃを介して各検出電極２Ａ，２Ｂが同電位となっているため、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は実施形態２で説明した値で表される。接続片２Ｄは、ワイヤボンディングにより後述する第２金属板７に実装されるＩＣチップ６に接続している。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the first metal plate 2 connects a pair of detection electrodes 2A and 2B and the detection electrodes 2A and 2B by processing one metal plate. The connecting piece 2C to be connected and the connecting piece 2D are integrally formed. In the present embodiment, since the detection electrodes 2A and 2B are at the same potential via the connecting piece 2C, the capacitance C0 between the detection electrodes 2A and 2B is represented by the value described in the second embodiment. . The connection piece 2D is connected to an IC chip 6 mounted on a second metal plate 7 described later by wire bonding.

第２金属板７は、第１金属板２とｙ方向において離間して設けられ、その一面（図５（ｂ）における上面）にはＩＣチップ６を実装している。ＩＣチップ６０は、図５（ｃ）に示すように、封止樹脂６０により封止している。また、第２金属板７の端部（図５（ｂ）における右端部）には、３つの端子４を設けている。各端子４のうちｘ方向における中央の端子４は、第２金属板７と一体に形成されている。また、他の２つの端子４は、第２金属板７とは離間して設けられており、ワイヤボンディングによりＩＣチップ６に接続している。 The second metal plate 7 is provided apart from the first metal plate 2 in the y direction, and the IC chip 6 is mounted on one surface thereof (the upper surface in FIG. 5B). The IC chip 60 is sealed with a sealing resin 60 as shown in FIG. Further, three terminals 4 are provided at the end of the second metal plate 7 (the right end in FIG. 5B). Among the terminals 4, the central terminal 4 in the x direction is formed integrally with the second metal plate 7. The other two terminals 4 are provided apart from the second metal plate 7 and are connected to the IC chip 6 by wire bonding.

各金属板２，７は、図５（ｄ），（ｅ）に示すように、ｙ方向に沿って長尺な樹脂製のケース５に一体成形している。ケース５は、第１金属板２の一部を除いて覆う。したがって、第１金属板２のうち各検出電極２Ａ，２Ｂが形成された部位がケース５から露出する（図５（ａ）に示す破線部分を参照）。各検出電極２Ａ，２Ｂの露出部分の表面には、予め絶縁処理を行なっている。この絶縁処理により、各検出電極２Ａ，２Ｂの表面が絶縁体で覆われるので、各検出電極２Ａ，２Ｂの外部に対する絶縁性を確保している。絶縁処理としては、例えばセラミックスや窒化ホウ素によるコーティング、高分子塗料の塗装が考えられる。その他、各金属板２，７の表面を酸化する方法も考えられる（例えば、各金属板２，７がアルミニウムであれば、厚みのあるアルマイト層を形成する）。その他、ケース５の成形後に、ケース５から露出する部位（各検出電極２Ａ，２Ｂ）に対してワニス処理を施すことで絶縁処理を行なってもよい。 As shown in FIGS. 5D and 5E, the metal plates 2 and 7 are integrally formed in a long resin case 5 along the y direction. The case 5 covers except for a part of the first metal plate 2. Therefore, the site | part in which each detection electrode 2A, 2B was formed among the 1st metal plates 2 is exposed from case 5 (refer the broken-line part shown to Fig.5 (a)). The surface of the exposed portion of each detection electrode 2A, 2B is preliminarily insulated. By this insulation treatment, the surfaces of the detection electrodes 2A and 2B are covered with an insulator, so that the insulation of the detection electrodes 2A and 2B with respect to the outside is ensured. As the insulation treatment, for example, coating with ceramics or boron nitride, or coating with a polymer paint can be considered. In addition, a method of oxidizing the surfaces of the metal plates 2 and 7 is also conceivable (for example, if the metal plates 2 and 7 are aluminum, a thick alumite layer is formed). In addition, after the case 5 is molded, an insulating process may be performed by performing a varnish process on the parts exposed from the case 5 (the detection electrodes 2A and 2B).

上述のように、本実施形態では、基板の代わりに金属板を用いて各検出電極２Ａ，２Ｂを構成している。したがって、本実施形態では、基板を用いて構成する場合と比較して部品点数が少なくて済むので、製造コストを低減することができる。また、本実施形態では、基板を用いて構成する場合と比較して、電気配線の数も少なくて済む。このため、本実施形態では、配線の断線等が起こり難く、信頼性を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, the detection electrodes 2A and 2B are configured using a metal plate instead of the substrate. Therefore, in this embodiment, since the number of parts can be reduced as compared with the case of using a substrate, the manufacturing cost can be reduced. Further, in the present embodiment, the number of electrical wirings can be reduced as compared with the case of using a substrate. For this reason, in this embodiment, the disconnection etc. of wiring are hard to occur and reliability can be improved.

更に、本実施形態では、表面を絶縁体で覆われた各検出電極２Ａ，２Ｂを外部に露出させているので、各検出電極２Ａ，２Ｂと移動体１とのギャップが最小となる。したがって、本実施形態では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の静電容量Ｃ０を検出し易く、感度を向上させることができる。 Furthermore, in the present embodiment, since the detection electrodes 2A and 2B whose surfaces are covered with an insulator are exposed to the outside, the gap between the detection electrodes 2A and 2B and the moving body 1 is minimized. Therefore, in the present embodiment, it is easy to detect the capacitance C0 between the moving body 1 and the detection electrodes 2A and 2B, and the sensitivity can be improved.

なお、第１金属板２と第２金属板７とを同一のフープ材から形成し、ＩＣチップ６の実装、及びワイヤボンディングの後に分断してもよい。この場合には、少なくとも分断した部位については絶縁処理を行う必要がある。 Note that the first metal plate 2 and the second metal plate 7 may be formed from the same hoop material and divided after mounting the IC chip 6 and wire bonding. In this case, it is necessary to perform an insulation process on at least the divided part.

また、本実施形態では、ＩＣチップ６を第２金属板７上に実装することで検出装置の一部としているが、ＩＣチップ６は本実施形態とは異なる外部の装置に組み込まれるものであってもよい。 In the present embodiment, the IC chip 6 is mounted on the second metal plate 7 as a part of the detection device, but the IC chip 6 is incorporated in an external device different from the present embodiment. May be.

１移動体
２Ａ，２Ｂ検出電極 1 Moving body 2A, 2B Detection electrode

Claims

A moving body that moves along with a target object in one direction, and a pair of detection electrodes that are arranged so as to sandwich the moving body and are spaced apart from the moving body,
The movable body is formed in a shape in which the capacitance between the detection electrodes changes with displacement along the one direction,
Capacitance type detection wherein the movable body and each detection electrode are formed with dimensions that do not change the facing area by relative displacement in a predetermined range along a direction orthogonal to the one direction. apparatus.

The capacitance type detection device according to claim 1, wherein the detection electrodes are connected to the same potential.

Each of the detection electrodes is provided on a pair of multilayer substrates formed by stacking a plurality of rigid substrates, and each of the detection electrodes is formed on the inner substrate of the multilayer substrates. The capacitance type detection device according to claim 1 or 2.

4. The capacitance type detection device according to claim 3, wherein the rigid substrate is made of a ceramic substrate.

5. The capacitance type detection device according to claim 3, wherein at least a part of each multilayer substrate is integrally formed in a resin case.

4. A terminal comprising a metal plate electrically connected to each detection electrode, wherein the terminal is welded to an electrode pattern electrically connected to each detection electrode. 6. The capacitance type detection device according to any one of items 5 to 5.

The electrostatic capacity type detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein a shield electrode is arranged at a position opposite to the moving body with the detection electrodes interposed therebetween.

3. The capacitance type detection device according to claim 1, wherein each of the detection electrodes is made of a metal plate, and at least a part of the metal plate is integrally formed in a resin case.

The capacitance type detection device according to claim 8, wherein a surface of a portion of the metal plate exposed from the case is covered with an insulator.