JP7212482B2

JP7212482B2 - 傾斜センサ

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Publication number: JP7212482B2
Application number: JP2018168788A
Authority: JP
Inventors: 敏嗣植田; 幸一播磨; 昇柏木; 裕哉山口
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2023-01-25
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: JP2020041888A

Description

この発明は、静電容量変化に基づいて傾斜を検知可能な傾斜センサに関する。

特許文献１には、固定電極と可動電極とを有し、可動電極の変位に伴う静電容量変化に基づいて傾斜を検知する傾斜センサが開示されている。固定電極及び可動電極は、櫛歯状電極で形成される。

特開２００６－１４５５０５号公報

しかしながら、傾斜センサに強い衝撃が加わったとき、可動電極を構成する櫛歯状電極が厚さ方向に大きく揺動し、可動電極と固定電極とが厚さ方向に重なる問題があった。

このように、可動電極と固定電極とが厚さ方向に重なると、元の状態に戻らず、傾斜の検知が不能になる。

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、特に、可動電極を構成する櫛歯状電極の揺動範囲を規制できるようにした傾斜センサを提供することを目的とする。

本発明の傾斜センサは、固定電極と、可動電極とを具備するセンサ基板を有し、前記可動電極の変位による静電容量変化に基づいて、傾斜が検知可能とされており、前記固定電極は、複数の電極指を備えた第１の櫛歯状電極を有しており、前記可動電極は、複数の電極指を備えた第２の櫛歯状電極を有しており、前記第２の櫛歯状電極に対し前記センサ基板の厚み方向への揺動範囲を規制する規制部材を備え、前記規制部材は、前記センサ基板を支持する固定基板、及び前記センサ基板を覆う蓋体であり、前記固定基板は収容凹部を有し、前記センサ基板は、前記収容凹部の底面側の内部に配置されて、前記第２の櫛歯状電極と前記収容凹部の底面との間に前記第２の櫛歯状電極の厚みよりも小さいギャップが形成され、前記収容凹部の開口側に、前記蓋体が配置されて開口が塞がれるとともに、前記第２の櫛歯状電極と前記蓋体との間に前記第２の櫛歯状電極の厚みよりも小さいギャップが形成されることを特徴とする。

本発明の傾斜センサによれば、可動電極を構成する櫛歯状電極の揺動範囲を規制することができ、耐衝撃性を向上させることができる。

本実施形態の傾斜センサの平面図である。本実施形態の傾斜センサの断面図である。本実施形態の傾斜センサを構成する機能部の拡大模式図である。本実施形態の電極接続部の拡大断面図である。本実施形態のセンサ基板に形成されたスリット部分の拡大斜視図である。本実施形態の傾斜センサに設けられた支持部の拡大断面図である。他の実施形態の傾斜センサの平面模式図である。図８Ａは、櫛歯状電極の通常状態を示す断面模式図である。図８Ｂは、比較例における問題点を説明するための櫛歯状電極の断面模式図である。図８Ｃは、本実施形態において規制部材を設けたことの効果を説明するための櫛歯状電極及び規制部材の断面模式図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、「実施形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

図１は、本実施形態の傾斜センサの平面図である。図２は、図１に示す傾斜センサをＡ―Ａ線に沿って厚さ方向に切断し矢印方向から見た断面図である。図３は、本実施形態の傾斜センサを構成する機能部の拡大模式図である。

図１に示す傾斜センサ１は、センサ基板２と、センサ基板２を支持する固定基板３と、を有して構成される。

本実施形態では、センサ基板２の材質を限定するものではないが、水晶板であることが好ましい。なお、水晶板は、三方晶系の単結晶である。

図１に示すように、センサ基板２には、機能部４が設けられている。機能部４は、センサ基板２をエッチング加工して図１や図３の輪郭に沿ってスリットを入れることで形成できる。この実施形態では、機能部４は、２つであるが、数を限定するものではない。ただし、センサ基板２として三方晶系の水晶板を用いることが好ましく、水晶板に対する良好なエッチング加工性を実現するために、機能部４の数は、１つ、２つ、或いは、図７のように３つであることが好ましい。

機能部４の構造を図３の拡大模式図を用いて説明する。なお、図３は、機能部４を、固定基板３側から見た裏面図である。機能部４は、固定電極５と、可動電極６とを具備する。固定電極５は、図３の図示左側に位置する左固定電極５ａと、図３の図示右側に位置する右固定電極５ｂとを有して構成される。図３に示すように、左固定電極５ａ及び右固定電極５ｂは、夫々、複数本の固定電極指５ａ１、５ｂ１がＸ方向に間隔を空けて並設された櫛歯状電極である。各固定電極指５ａ１、５ｂ１は、Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って幅細形状で形成されている。なお、以下では、固定電極指５ａ１、５ｂ１を合わせて、第１の櫛歯状電極Ｅ１と称する。

図３に示す各固定電極指５ａ１、５ｂ１に重ねて、導電薄膜が形成されている。導電薄膜は、例えば、ＣｒとＡｕのスパッタ膜である。なお、この導電薄膜は、各固定電極指５ａ１、５ｂ１の少なくとも側面に形成されている。或いは、導電薄膜は、各固定電極指５ａ１、５ｂ１の表面、裏面及び側面の全周にわたって形成されている。

図３に示すように、左固定電極５ａには、左固定電極指５ａ１に積層された導電薄膜と一体となって左配線層７ａが、形成されている。左配線層７ａは、可動電極６を構成する左錘部６ａの側方に沿って延出し、左固定電極指５ａ１の配置側とは反対側に引き出されている。

図３に示すように、右固定電極５ｂでは、右固定電極指５ｂ１に積層された導電薄膜と一体となって右配線層７ｂが、形成されている。右配線層７ｂは、可動電極６を構成する右錘部６ｂの側方に沿って延出し、右固定電極指５ｂ１の配置側とは反対側に引き出されている。

図３に示すように、可動電極６は、左錘部６ａ、右錘部６ｂ及び、左錘部６ａと右錘部６ｂとを繋ぐ共通電極６ｃ、を有して構成される。図３に示すように、共通電極６ｃと左錘部６ａ、及び共通電極６ｃと右錘部６ｂは、幅細のばね部６ｄにより繋がれている。なお、本実施形態では、共通電極６ｃもばね部６ｄと同様に幅細で形成されている。傾斜角の印加により、左錘部６ａ及び右錘部６ｂが、ばね部６ｄ及び共通電極６ｃを介してＸ方向に変位する。なお、共通電極６ｃは、変位不能な太さで形成されてもよく、その場合、左錘部６ａ及び右錘部６ｂが、ばね部６ｄを介してＸ方向に変位する。

図３に示すように、左錘部６ａには、複数本の左可動電極指６ａ１がＸ方向に間隔を空けて形成されており、各左可動電極指６ａ１は、左固定電極指５ａ１とＸ方向に交互に間隔を空けながら配列されている。すなわち、各左可動電極指６ａ１は、左固定電極指５ａ１の間に位置する櫛歯状電極である。

図３に示すように、右錘部６ｂには、複数本の右可動電極指６ｂ１がＸ方向に間隔を空けて形成されており、各右可動電極指６ｂ１は、右固定電極指５ｂ１とＸ方向に交互に間隔を空けながら配列されている。すなわち、各右可動電極指６ｂ１は、右固定電極指５ｂ１の間に位置する櫛歯状電極である。

以下では、左錘部６ａの左可動電極指６ａ１及び右錘部６ｂの右可動電極指６ｂ１を合わせて、第２の櫛歯状電極Ｅ２と称する。

導電薄膜は、各可動電極指６ａ１、６ｂ１からばね部６ｄを介して共通電極６ｃに重ねて形成される。なお、この導電薄膜は、各可動電極指６ａ１、６ｂ１の少なくとも側面に形成され、或いは、表面、裏面及び側面の全周にわたって形成される。導電薄膜は、ばね部６ｄ及び共通電極６ｃの各表面、各裏面及び各側面にわたって形成されることが好ましい。

図３に示すように、共通電極６ｃから延出する中央配線層７ｃ、左固定電極５ａから延出する左配線層７ａ、及び右固定電極５ｂから延出する右配線層７ｂが、機能部４から離れる方向に延出している。

上記したように、傾斜角の印加により、左錘部６ａ及び右錘部６ｂが、Ｘ方向に変位すると、左固定電極指５ａ１と、左可動電極指６ａ１との間の静電容量、及び、右固定電極指５ｂ１と、右可動電極指６ｂ１との間の静電容量が夫々変動する。このとき生じる、左側と右側との静電容量差に基づいて、傾斜を検知することができる。

図３に示す実施形態では、左固定電極指５ａ１と左可動電極指６ａ１との間の間隔（スリット幅）、及び右固定電極指５ｂ１と右可動電極指６ｂ１との間の間隔（スリット幅）が略一定とされている。ただし、左側と右側との静電容量の差動の導出の仕方により、間隔を種々変更することができ、例えば、左固定電極指５ａ１及び右固定電極指５ｂ１の左右ギャップを非対称とすることができる。

図１に示すように、左配線層７ａは、第１の左配線層７ａ１と第２の左配線層７ａ２を備えており、第１の左配線層７ａ１は、センサ基板２の下面側（固定基板３と対向する側）に設けられ、第２の左配線層７ａ２は、センサ基板２の上面側に形成されている。

図５に示すように、左錘部６ａの周囲にスリット８（図３も参照されたい）が形成されており、このスリット８によりセンサ基板２から左錘部６ａが切り出されている。なお、右錘部６ｂ、共通電極６ｃ、及び固定電極５についても同様である。

図５に示すように、スリット８の側面に沿って導電薄膜９が形成されている。導電薄膜９は、センサ基板２の表面２ａや裏面２ｂにも延出しており、センサ基板２の裏面２ｂに一部延出した導電薄膜９を、図３では、左配線層７ａとして表した。

図５に示すように、センサ基板２の裏面２ｂに形成された左配線層７ａは、上記した第１の左配線層７ａ１に該当し、第１の左配線層７ａ１から引き出されて第１の左電極パッド１０ａが形成されている。また、図５に示すように、センサ基板２の表面２ａに形成された左配線層７ａは、上記した第２の左配線層７ａ２に該当し、第２の左配線層７ａ２から引き出されて第２の左電極パッド１１ａが形成されている。

図１に示すように、右配線層７ｂは、第１の右配線層７ｂ１と第２の右配線層７ｂ２を備えている。そして、センサ基板２の裏面２ｂに形成された右配線層７ｂは、第１の右配線層７ｂ１に該当し、第１の右配線層７ｂ１から引き出されて第１の右電極パッド１０ｂが形成されている。また、センサ基板２の表面２ａに形成された右配線層７ｂは、上記した第２の右配線層７ｂ２に該当し、第２の右配線層７ｂ２から引き出されて第２の右電極パッド１１ｂが形成されている。

図１に示すように、中央配線層７ｃは、第１の中央配線層７ｃ１と第２の中央配線層７ｃ２を備えている。そして、センサ基板２の裏面２ｂに形成された中央配線層７ｃは、第１の中央配線層７ｃ１に該当し、第１の中央配線層７ｃ１から引き出されて第１の中央電極パッド１０ｃが形成されている。また、センサ基板２の表面２ａに形成された中央配線層７ｃは、上記した第２の中央配線層７ｃ２に該当し、第２の中央配線層７ｃ２から引き出されて第２の中央電極パッド１１ｃが形成されている。

図１に示すように、センサ基板２は、横方向ａに延びる辺と、横方向ａに対して直交する縦方向ｂに延びる辺を有する矩形状の平面を備える。図１に示す実施形態では、センサ基板２は、横方向ａの長さのほうが、縦方向ｂの長さよりも長く形成されている。

図１に示すように、長さの長い横方向ａの中央に位置する中央線ｃの左右に、夫々、一つずつ機能部４が配置されている。各機能部４は、横方向ａ及び縦方向ｂから傾く方向に配置されている。ここで、「傾く」とは、図３を示して詳述した各電極指の延出方向が、縦方向ｂ或いは横方向ａから傾いた状態を指す。一例であるが、左右の機能部４は夫々、中央線ｃに対して６０°ずつ傾いており、左右の機能部４は、１２０°間隔で配置されている。図７に示すように、３つの機能部４を有する場合も、各機能部４を、１２０°間隔で配置することができる。

図１に示すように、左右の機能部４には夫々、３つずつ第１の電極パッド１０ａ～１０ｃが電気的に接続されている。図１に示すように、左側の機能部４と電気的に接続された３つの電極パッド１０ａ～１０ｃは、中央線ｃよりもやや左側にて縦方向ｂに間隔を空けて一列に配列されている。また、図１に示すように、右側の機能部４と電気的に接続された３つの電極パッド１０ａ～１０ｃは、中央線ｃよりもやや右側にて縦方向ｂに間隔を空けて一列配列されている。このように、６つの電極パッド１０ａ～１０ｃは、中央線ｃ付近に集約して配置されている。また、第２の電極パッド１１ａ～１１ｃも各機能部４から中央線ｃ側に配置されているが、第１の電極パッド１０ａ～１０ｃに比べて中央線ｃからやや離れた位置に配列されている。

図１に示すように、左右の機能部４及び各電極パッド１０ａ～１０ｃ、１１ａ～１１ｃは、中央線ｃを対称軸として線対称配置とされている。

次に、固定基板３について説明する。本実施形態において、限定されるものではないが、固定基板３は、例えば、多層回路基板（ＬＴＣＣ基板）である。ＬＴＣＣ基板は、導体抵抗の小さいＡｇやＣｕを内層導体として用いて多層化されている。

図２に示すように、固定基板３には、有底の収容凹部３ａが形成されている。この収容凹部３ａに、上記したセンサ基板２が配置される。

図２に示すように、固定基板３に形成された収容凹部３ａは、２段で形成されており、収容凹部３ａのうち、底面側の１段目には、センサ基板２が収容される。段差面３ｂを介した２段目には、蓋体１２が配置される。図２に示すように、蓋体１２は、段差面３ｂに、接着層１３を介して接合されている。本実施形態において、限定するものではないが、蓋体１２は、例えば、ガラス基板である。

図２に示すように、センサ基板２と蓋体１２との間には、第１のギャップＧ１が設けられている。また、センサ基板２と固定基板３との間には、第２のギャップＧ２が設けられている。また、センサ基板２の厚みは、ｔである。ここで、第１のギャップＧ１及び第２のギャップＧ２は、いずれも、センサ基板２の厚みｔより小さい。

ここで、センサ基板２の厚みは、第２の櫛歯状電極Ｅ２の厚みと同じであると見做すことができる。ただし、第１の櫛歯状電極Ｅ１と第２の櫛歯状電極Ｅ２との厚みが異なる等、センサ基板２の厚みが一様でない場合は、上記したギャップＧ１、Ｇ２や厚みｔは、第２の櫛歯状電極Ｅ２を基準に規定される。すなわち、第１のギャップＧ１は、第２の櫛歯状電極Ｅ２と蓋体１２との間の間隔で規定される。第２のギャップＧ２は、第２の櫛歯状電極Ｅ２と固定基板３との間の間隔で規定される。厚みｔは、第２の櫛歯状電極Ｅ２の厚みで規定される。

図２に示すように、固定基板３の表面（センサ基板２と対向する側の面）３ｃには、複数の電極接続部１４を含む接続構造部１５が形成されている。なお、図１では、電極接続部１４は、各第１の電極パッド１０ａ～１０ｃの下に重なり見えていないため、図１には符号１４を図示していない。以下、接続構造部１５について、図４を用いて説明する。

図４に示すように、固定基板３の表面３ｃには、電極配線層１６ａ～１６ｃが形成されている。なお、図４には、電極配線層１６ａが図示されている。この実施形態では、電極配線層１６ａ～１６ｃは、図１に示すように、全部で６つ設けられている。

図１に示すように、３つの電極配線層１６ａ～１６ｃは、中央線ｃよりも左側の領域であって、縦方向ｂに間隔を空けて一列に形成されている。残り３つの電極配線層１６ａ～１６ｃは、中央線ｃよりも右側の領域であって、縦方向ｂに間隔を空けて一列に形成されている。各電極配線層１６ａ～１６ｃは、中央線ｃを対称軸として左右対称に形成されている。

各電極配線層１６ａ～１６ｃは、ＬＴＣＣ基板の内層導体と電気的に接続されている。

図４に示すように、固定基板３の表面３ｃに形成された電極配線層１６ａ～１６ｃ上から固定基板３上に重ねて絶縁保護層１７が形成されている。図１に示すように、絶縁保護層１７は、例えば、略矩形状で形成されているが、形状を限定するものではない。また、絶縁保護層１７の材質は、電気絶縁材料であれば特に問うものではなく、既存材料を使用することができる。

図４に示すように、絶縁保護層１７には、センサ基板２側の第１の電極パッド１０ａ～１０ｃと対向する位置に複数の貫通孔１７ａが形成されている。各貫通孔１７ａからは夫々、電極配線層１６ａ～１６ｃの先端部が露出している。

そして、図４に示すように、各貫通孔１７ａ内に電極接続部１４が形成され、各電極接続部１４と、各電極配線層１６ａ～１６ｃとが電気的に接続されている。電極接続部１４は、例えば、はんだ層である。はんだ層は、例えば、ＡｕＳｎはんだである。また、電極配線層１６ａ～１６ｃは、例えば、Ａｇ配線である。

図２に示すように、センサ基板２の各第１の電極パッド１０ａ～１０ｃ（符号１０ｂ、１０ｃは不図示）と、固定基板３の電極接続部１４とが電気的に接合される。これにより、センサ基板２は、固定基板３の上方に第２のギャップＧ２を有した状態で固定支持される。

なお、センサ基板２を、固定基板３上に安定して支持するために、図１及び図２に示すように、センサ基板２と固定基板３との間に、支持部１９を設けることが好ましい。支持部１９は、センサ基板２とは固定されておらず、センサ基板２を支えているに過ぎない。支持部１９とセンサ基板２を固定すると、その接合により応力が発生するため、センサ基板２に歪みが生じる等の不都合が生じる恐れがある。また、センサ基板２を支える箇所も、図１に示すように、機能部４の固定電極の外側部分であって、可動電極の邪魔にならない位置に配置される。支持部１９は、機能部４の外側に設けることが好ましく、更に、センサ基板２の外周部の一部に、設けることがより好ましい。本実施形態において、支持部１９の形状を限定するものではないが、図１に示すように、ドット状とすることが、応力集中を緩和でき、固定基板３とセンサ基板２との間の接合安定性を良好なものにできて好ましい。

また、支持部１９は、センサ基板２とは固定されておらず、センサ基板２を支えているに過ぎない。また、センサ基板２を支える箇所も、図１に示すように、機能部４の固定電極の外側部分であって、可動電極の邪魔にならない位置に配置される。

また、本実施形態において、支持部１９の材質を限定するものではないが、はんだ層を用いて形成することができる。例えば、支持部１９は、図６に示すように、下地層１９ａとはんだ層１９ｂとの積層構造で形成される。例えば、下地層１９ａは、図４に示す電極配線層１６ａ～１６ｃと同じ材質で形成され、はんだ層１９ｂは、電極接続部１４と同じ材質で形成される。

ところで、傾斜センサ１に、略上下方向（傾斜センサ１の厚み方向）に強い衝撃が加わると、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、略上下方向に大きく揺動し、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１の表面に乗ってしまう（厚み方向に重なる）ことがあった。

図８Ａは、櫛歯状電極の通常の状態、すなわち、衝撃が傾斜センサ１に作用せず、櫛歯状電極の揺動が無い状態を示す。

図８Ｂは、比較例である。比較例には、センサ基板２の上下に、第２の櫛歯状電極Ｅ２の略上下方向への揺動を規制する規制部材が設けられていない。図８Ｂに示すように、傾斜センサ１に衝撃が加わると、第２の櫛歯状電極Ｅ２である可動電極指６ａ１、６ｂ１や、共通電極６ｃ、ばね部６ｄが、略上下方向に大きく揺動し、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１に乗り上げてしまう。このように、第１の櫛歯状電極Ｅ１と第２の櫛歯状電極Ｅ２とが厚み方向で重なってしまうと、互いに吸着し、元の状態に戻らなくなる。このため、傾斜の検知が不能になる。

そこで、本実施形態では、センサ基板２の第２の櫛歯状電極Ｅ２に対し、センサ基板２の厚み方向（すなわち、上下方向）への揺動範囲を規制する規制部材を設けた。具体的には、センサ基板２を覆う蓋体１２を規制部材とした。あるいは、センサ基板２を支持する固定基板３を規制部材とした。本実施形態では、蓋体１２及び固定基板２の一方、或いは双方を規制部材とすることができる。

図２に示すように、規制部材として蓋体１２を設けたことで、図８Ｃに示すように、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１よりも上方に揺動しても、第２の櫛歯状電極Ｅ２の揺動範囲を規制することができ、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１と厚み方向で重なる不具合を抑制できる。よって、耐衝撃性を向上させることができる。

また、センサ基板２を支持する固定基板３を規制部材とすることができ、これにより、図８Ｃに示すように、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１よりも下方に揺動しても、第２の櫛歯状電極Ｅ２の揺動範囲を規制することができ、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１と厚み方向で重なる不具合を抑制できる。よって、耐衝撃性を向上させることができる。

図８Ｃに示すように、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、共通電極６ｃを回転中心として斜めに傾くように揺動する場合は、固定基板３或いは蓋体１２のどちらか一方を規制部材として設けることで、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１に乗り上げる不具合を極力抑制することができる。ただし、揺動モードによっては、共通電極６ｃを中心として左右の第２の櫛歯状電極Ｅ２が同じ方向に向けて揺動する場合もあるため、センサ基板２の上下に、規制部材として作用する固定電極３と蓋体１２とを設けることが、耐衝撃性を安定して向上させることができ好ましい。

本実施形態では、第２の櫛歯状電極Ｅ２の厚みはｔであり、蓋体１２（規制部材）と、第２の櫛歯状電極Ｅ２との間に、第１のギャップＧ１が設けられている。そして、厚みｔ＞第１のギャップＧ１との関係が成り立っている。これにより、第２の櫛歯状電極Ｅ２の厚みｔを越えて、第２の櫛歯状電極Ｅ２が第１の櫛歯状電極Ｅ１の表面に重なることを確実に防止できる。

また、本実施形態では、第２の櫛歯状電極Ｅ２と固定基板３との間に、第２のギャップＧ２が設けられており、厚みｔ＞第２のギャップＧ２との関係が成り立っている。これにより、第２の櫛歯状電極Ｅ２の厚みｔを越えて、第２の櫛歯状電極Ｅ２が第１の櫛歯状電極Ｅ１の裏面に重なることを確実に防止できる。

本実施形態では、センサ基板２を覆う側に、規制部材として蓋体１２を用いたが、蓋体１２でなくてもよい。すなわち、規制部材は、少なくとも、第２の櫛歯状電極Ｅ２と対向する位置に存在すればよい。ただし、蓋体１２を用いて、センサ基板２の上方全体を覆うことで、確実かつ容易に耐衝撃性に優れた傾斜センサ１とすることができる。

また、本実施形態では、図２に示すように、固定基板３は、収容凹部３ａを備え、センサ基板２は、収容凹部３ａ内に配置される。そして、収容凹部３ａの開口が、蓋体１２で閉じられた構造とされている。これにより、ギャップＧ１、Ｇ２を簡単且つ安定して調整できる。また、規制部材としての蓋体１２を適切に固定支持できる。また、収容凹部３ａの開口が蓋体１２で閉じられることで、外部の塵埃がセンサ基板２に及ぶことがなく、傾斜の検知精度を安定化でき、長寿命を実現できる。

本実施形態では、第１のギャップＧ１の大きさと第２のギャップＧ２の大きさとを変えることもできる。例えば、使用用途により、衝撃の加わる方向が決まっている場合、衝撃により可動電極指６ａ１、６ｂ１が大きく変動する側のギャップを、他方のギャップより狭くすることができる。ただし、図２に示すように、第１のギャップＧ１の大きさと第２のギャップＧ２の大きさを同程度とすることで、衝撃が上下どちら方向に印加されても、第２の櫛歯状電極Ｅ２が、第１の櫛歯状電極Ｅ１の表面や裏面に乗ってしまう不具合を適切に防止することが可能である。

ギャップＧ１、Ｇ２の大きさを限定するものではないが、本実施形態では、ギャップＧ１、Ｇ２は、１００μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが更に好ましい。また、ギャップＧ１、Ｇ２は、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。ギャップＧ１、Ｇ２は小さすぎても、衝撃が加わったときに、第２の櫛歯状電極Ｅ２が強く固定基板３や蓋体１２に衝突するため、ギャップＧ１、Ｇ２は適度な大きさを有することが好ましい。一例であるが、第１のギャップＧ１、第２のギャップＧ２及びセンサ基板２の厚みｔを合わせて２００μｍ程度となるように調整する。このとき、センサ基板２の厚みｔは１００μｍ程度であり、第１のギャップＧ１及び第２のギャップＧ２は夫々５０μｍ程度に設定される。

本発明の傾斜センサは、耐衝撃性に優れており、良好な耐環境性、及び耐久性を有する。したがって、本発明の傾斜センサを様々な使用用途に適用できる。例えば、土木や、建築現場等での傾斜角の測定、工場内で製造される製品の水平度検査等に好ましく適用することが可能である。

１：傾斜センサ
２：センサ基板
３：固定基板
３ａ：収容凹部
３ｂ：段差面
４：機能部
５：固定電極
５ａ：左固定電極
５ａ１：左固定電極指
５ｂ：右固定電極
５ｂ１：右固定電極指
６：可動電極
６ａ：左錘部
６ａ１：左可動電極指
６ｂ：右錘部
６ｂ１：右可動電極指
６ｃ：共通電極
６ｄ：ばね部
７ａ：左配線層
７ａ１：第１の左配線層
７ａ２：第２の左配線層
７ｂ：右配線層
７ｂ１：第１の右配線層
７ｂ２：第２の右配線層
７ｃ：中央配線層
７ｃ１：第１の中央配線層
７ｃ２：第２の中央配線層
８：スリット
９：導電薄膜
１０ａ～１０ｃ：第１の電極パッド
１１ａ～１１ｃ：第２の電極パッド
１２：蓋体
１３：接着層
１４：電極接続部
１５：接続構造部
１６ａ～１６ｃ：電極配線層
１７：絶縁保護層
１７ａ：貫通孔
１９：支持部
１９ａ：下地層
１９ｂ：はんだ層
Ｅ１：第１の櫛歯状電極
Ｅ２：第１の櫛歯状電極
Ｇ１：第１のギャップ
Ｇ２：第２のギャップ
ａ：横方向
ｂ：縦方向
ｃ：中央線
ｔ：厚み

Claims

固定電極と、可動電極とを具備するセンサ基板を有し、
前記可動電極の変位による静電容量変化に基づいて、傾斜が検知可能とされており、
前記固定電極は、複数の電極指を備えた第１の櫛歯状電極を有しており、前記可動電極は、複数の電極指を備えた第２の櫛歯状電極を有しており、
前記第２の櫛歯状電極に対し前記センサ基板の厚み方向への揺動範囲を規制する規制部材を備え、
前記規制部材は、前記センサ基板を支持する固定基板、及び前記センサ基板を覆う蓋体であり、
前記固定基板は収容凹部を有し、前記センサ基板は、前記収容凹部の底面側の内部に配置されて、前記第２の櫛歯状電極と前記収容凹部の底面との間に前記第２の櫛歯状電極の厚みよりも小さいギャップが形成され、前記収容凹部の開口側に、前記蓋体が配置されて開口が塞がれるとともに、前記第２の櫛歯状電極と前記蓋体との間に前記第２の櫛歯状電極の厚みよりも小さいギャップが形成されることを特徴とする傾斜センサ。