JPH0526754A - Sensor utilizing change in electrostatic capacitance - Google Patents

Sensor utilizing change in electrostatic capacitance

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JPH0526754A
JPH0526754A JP3203875A JP20387591A JPH0526754A JP H0526754 A JPH0526754 A JP H0526754A JP 3203875 A JP3203875 A JP 3203875A JP 20387591 A JP20387591 A JP 20387591A JP H0526754 A JPH0526754 A JP H0526754A
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    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/084Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass

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Abstract

PURPOSE:To simplify the structure of a sensor utilizing a change in electrostatic capacitance and to enhance the detection sensitivity thereof. CONSTITUTION:A flexible substrate 60, a control substrate 70 and a fixed substrate 80 are bonded. The flexible substrate 60 consists of a center block-shaped acting part 61, an outer peripheral frame-shaped fixed part 63 and the bridge shaped beams 62 connecting both parts 61, 63 at four places. Spaces are formed by the groove D2 formed to the upper surface of the control substrate 70 and the groove D3 formed to the rear surface of the fixed substrate 80 and the acting part 61 becomes a suspended state under environment such that the periphery thereof is surrounded. Displacement electrodes 21, 23, 25 are formed to the upper surface of the acting part 61 and a fixed electrode 11 is formed to the rear surface of the fixed substrate 80. When acceleration acts on the acting part 61, the bridge-shaped beams 62 are bent and the acting part 61 is displaced and the distances between the respective electrodes are also changed. The acted acceleration can be detected on the basis of a change in the electrostatic capacitance of the capacitance element constituted of the respective electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は静電容量の変化を利用し
たセンサ、特に多次元の各成分ごとに力を検出するのに
適し、加速度や磁気の検出にも適用しうるセンサに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor utilizing a change in electrostatic capacity, and more particularly to a sensor suitable for detecting force for each multidimensional component and applicable to detection of acceleration and magnetism.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車産業や機械産業などでは、力、加
速度、磁気といった物理量を正確に検出できる検出装置
の需要が高まっている。特に、二次元あるいは三次元の
各成分ごとにこれらの物理量を検出しうる小型の装置が
望まれている。このような需要に応えるため、特願平2
−274299号明細書には、静電容量の変化を利用し
た新規なセンサが提案されている。このセンサは、力、
加速度、磁気などの物理量を二次元あるいは三次元の各
成分ごとに検出することができ、しかも製造コストが比
較的安価であるという特徴をもっている。
2. Description of the Related Art In the automobile industry, machine industry and the like, there is an increasing demand for detection devices capable of accurately detecting physical quantities such as force, acceleration and magnetism. In particular, there is a demand for a small device that can detect these physical quantities for each of two-dimensional or three-dimensional components. To meet such demand, Japanese Patent Application No. 2
No. 274299 proposes a new sensor that utilizes the change in capacitance. This sensor is
It is characterized in that physical quantities such as acceleration and magnetism can be detected for each two-dimensional or three-dimensional component, and the manufacturing cost is relatively low.

【0003】このセンサの基本となる構成要素は、装置
筐体に固定される固定部と、外部からの力が伝達される
作用部と、固定部と作用部との間に形成され可撓性をも
った可撓部と、の3つの各部を有する可撓基板と、この
可撓基板に対向するように装置筐体に固定された固定基
板と、可撓基板の固定基板に対する対向面に形成された
変位電極と、固定基板の可撓基板に対する対向面に形成
された固定電極と、である。外部からの力が作用部に加
わると可撓基板が撓み、変位電極と固定電極との間の距
離が変わることになる。したがって、両電極間の静電容
量が変化する。この静電容量の変化は、外部から加えら
れた力に依存したものであり、静電容量の変化を検出す
ることにより力の検出が可能になる。作用部に重錘体を
接続しておけば、この重錘体に作用する加速度を検出す
る加速度センサとして用いることができ、作用部に磁性
体を接続しておけば、この磁性体に作用する磁気を検出
する磁気センサとして用いることができる。
The basic constituent elements of this sensor are a flexible portion formed between a fixed portion fixed to the housing of the apparatus, an acting portion for transmitting an external force, and the fixed portion and the acting portion. A flexible substrate having three parts, a fixed substrate fixed to the device casing so as to face the flexible substrate, and a surface of the flexible substrate facing the fixed substrate. And the fixed electrode formed on the surface of the fixed substrate facing the flexible substrate. When a force from the outside is applied to the acting portion, the flexible substrate is bent and the distance between the displacement electrode and the fixed electrode is changed. Therefore, the capacitance between both electrodes changes. This change in capacitance depends on the force applied from the outside, and the force can be detected by detecting the change in capacitance. If a weight body is connected to the action portion, it can be used as an acceleration sensor that detects acceleration acting on this weight body, and if a magnetic body is connected to the action portion, it acts on this magnetic body. It can be used as a magnetic sensor for detecting magnetism.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述したセンサを低コ
ストで供給するためには、できるだけ構造を単純にし、
大量生産に適したものとする必要がある。また、精度の
高い測定を行うためには、検出感度を高める必要があ
る。
In order to supply the above-mentioned sensor at low cost, the structure should be as simple as possible,
It should be suitable for mass production. Further, in order to perform highly accurate measurement, it is necessary to increase the detection sensitivity.

【0005】そこで本発明は、静電容量の変化を利用し
たセンサの構造を単純化するとともに、検出感度を高め
ることを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to simplify the structure of the sensor utilizing the change in electrostatic capacity and to increase the detection sensitivity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 本願第1の発明は、装置筐体に固定される固定部
と、外因により力が作用する作用部と、固定部と作用部
との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可
撓基板と、この可撓基板に対向するように、装置筐体に
固定された固定基板と、可撓基板の作用部上の固定基板
に対する対向面に形成された変位電極と、固定基板の可
撓基板に対する対向面に形成された固定電極と、により
静電容量の変化を利用したセンサを構成し、変位電極と
固定電極との間に生じる静電容量の変化に基づいて、作
用部に作用した力を検出しうるようにしたものである。
(1) A first aspect of the invention of the present application is a flexible portion formed between a fixing portion fixed to an apparatus housing, an acting portion on which a force acts by an external factor, and the fixing portion and the acting portion. A flexible substrate having a portion, a fixed substrate fixed to the device casing so as to face the flexible substrate, and a displacement electrode formed on a surface of the flexible substrate facing the fixed substrate on the acting portion. And a fixed electrode formed on the surface of the fixed substrate facing the flexible substrate, constitute a sensor utilizing the change in capacitance, and based on the change in capacitance generated between the displacement electrode and the fixed electrode. Thus, the force acting on the acting portion can be detected.

【0007】(2) 本願第2の発明は、装置筐体に固定
される固定部と、外因により力が作用する作用部と、固
定部と作用部との間に形成され可撓性をもった可撓部
と、を有する可撓基板と、この可撓基板に対向するよう
に、装置筐体に固定された固定基板と、可撓基板の固定
基板に対する対向面に形成された変位電極と、固定基板
の可撓基板に対する対向面に形成された固定電極と、を
備え、変位電極と固定電極との間に生じる静電容量の変
化に基づいて、作用部に作用した力を検出する静電容量
の変化を利用したセンサにおいて、可撓基板に貫通孔を
形成することにより、可撓部に可撓性をもたせるように
したものである。
(2) The second invention of the present application has a flexible portion formed between the fixed portion fixed to the apparatus housing, the acting portion on which a force acts by an external factor, and the fixed portion and the acting portion. A flexible substrate having a flexible portion, a fixed substrate fixed to the device casing so as to face the flexible substrate, and a displacement electrode formed on a surface of the flexible substrate facing the fixed substrate. And a fixed electrode formed on a surface of the fixed substrate facing the flexible substrate, and a static electrode for detecting a force applied to the acting portion based on a change in capacitance generated between the displacement electrode and the fixed electrode. In a sensor utilizing a change in capacitance, a flexible portion is provided with a through hole so that the flexible portion has flexibility.

【0008】(3) 本願第3の発明は、外因により力が
作用する作用部と、この作用部の周囲に設けられ、装置
筐体に固定される固定部と、この固定部から作用部へ伸
び、作用部を周囲から支持する橋状梁と、作用部に設け
られた変位電極と、この変位電極に対向するように、装
置筐体に固定された固定電極と、により静電容量の変化
を利用したセンサを構成し、作用部に外部からの力が作
用した場合に、橋状梁の撓みにより作用部が変位を生じ
るように構成し、変位電極と固定電極との間に生じる静
電容量の変化に基づいて、作用部に作用した力を検出し
うるようにしたものである。
(3) According to a third aspect of the present invention, an action portion on which a force acts due to an external factor, a fixed portion provided around the action portion and fixed to an apparatus casing, and the fixed portion to the action portion. A change in capacitance due to a bridge-shaped beam that extends and supports the action part from the surroundings, a displacement electrode provided in the action part, and a fixed electrode fixed to the device casing so as to face the displacement electrode. When a force from the outside is applied to the action part, the action part is displaced by the bending of the bridge beam, and the electrostatic force generated between the displacement electrode and the fixed electrode is configured. The force acting on the acting portion can be detected based on the change in capacitance.

【0009】(4) 本願第4の発明は、上述の第1〜3
の発明において、固定電極または変位電極のいずれか一
方を、あるいはこれらの双方を、複数の電極で構成する
ことにより複数組の容量素子を形成し、これら容量素子
の静電容量の変化に基づいて、作用した力を二次元また
は三次元の各成分ごとに検出しうるようにしたものであ
る。
(4) The fourth invention of the present application is the above-mentioned first to third inventions.
In the invention of claim 1, either one of the fixed electrode or the displacement electrode, or both of them are formed of a plurality of electrodes to form a plurality of sets of capacitive elements, and based on a change in capacitance of these capacitive elements, , The acting force can be detected for each two-dimensional or three-dimensional component.

【0010】(5) 本願第5の発明は、上述の第1〜4
の発明において、作用部に作用する加速度に基づいて発
生する力を検出することにより、加速度の検出を行い得
るようにしたものである。
(5) The fifth invention of the present application is the above-mentioned first to fourth inventions.
In the invention described above, the acceleration can be detected by detecting the force generated based on the acceleration acting on the acting portion.

【0011】(6) 本願第6の発明は、上述の第1〜4
の発明において、作用部に作用する磁気に基づいて発生
する力を検出することにより、磁気の検出を行い得るよ
うにしたものである。
(6) The sixth invention of the present application is the above-mentioned first to fourth inventions.
In the invention, the magnetism can be detected by detecting the force generated based on the magnetism acting on the acting portion.

【0012】[0012]

【作 用】(1) 本願第1の発明によるセンサでは、作
用部に力が作用すると、可撓部が撓みを生じ、変位電極
と固定電極との間の距離が変わることになる。したがっ
て、両電極間の静電容量が変化する。この静電容量の変
化は作用した力に依存したものであり、静電容量の変化
を検出することにより力の検出が可能になる。しかも、
変位電極は、可撓基板の作用部上に形成されているた
め、力の作用により効率的に変位することになり、感度
の高い検出が可能になる。
[Operation] (1) In the sensor according to the first invention of the present application, when a force acts on the acting portion, the flexible portion bends, and the distance between the displacement electrode and the fixed electrode changes. Therefore, the capacitance between both electrodes changes. This change in capacitance depends on the applied force, and the force can be detected by detecting the change in capacitance. Moreover,
Since the displacement electrode is formed on the acting portion of the flexible substrate, the displacement electrode is efficiently displaced by the action of force, which enables highly sensitive detection.

【0013】(2) 本願第2の発明によるセンサでは、
可撓基板に貫通孔を形成することにより、可撓部が形成
される。すなわち、貫通孔と別な貫通孔との間に残った
基板部分が、そのまま可撓部となる。したがって、構造
は非常に単純となり、しかも、形成された可撓部は十分
な可撓性を有するため、高感度の測定が可能になる。
(2) In the sensor according to the second invention of the present application,
The flexible portion is formed by forming the through hole in the flexible substrate. That is, the substrate portion left between the through hole and another through hole becomes the flexible portion as it is. Therefore, the structure is very simple, and since the formed flexible portion has sufficient flexibility, highly sensitive measurement is possible.

【0014】(3) 本願第3の発明によるセンサでは、
変位電極を有する作用部が、その周囲に設けられた固定
部から伸びた橋状梁によって支持される。したがって、
構造は非常に単純となり、しかも、橋状梁の太さや長さ
を調節することにより、十分な感度の測定が可能にな
る。
(3) In the sensor according to the third aspect of the present invention,
A working part having a displacement electrode is supported by a bridge beam extending from a fixed part provided around the working part. Therefore,
The structure is very simple, and by adjusting the thickness and length of the bridge beam, sufficient sensitivity can be measured.

【0015】(4) 本願第4の発明によるセンサでは、
複数組の容量素子についての静電容量の変化を用いるこ
とにより、作用した力の各方向成分を検出することが可
能になる。このため、二次元または三次元の力センサと
して利用することができる。
(4) In the sensor according to the fourth invention of the present application,
It is possible to detect each direction component of the applied force by using the change in capacitance of the plurality of sets of capacitive elements. Therefore, it can be used as a two-dimensional or three-dimensional force sensor.

【0016】(5) 本願第5の発明によるセンサでは、
作用部に作用する加速度に基づいて発生する力が検出さ
れる。この力は作用した加速度に比例したものとなるた
め、加速度の測定を間接的に行うことができる。
(5) In the sensor according to the fifth aspect of the present invention,
The force generated based on the acceleration acting on the acting portion is detected. Since this force is proportional to the applied acceleration, the acceleration can be measured indirectly.

【0017】(6) 本願第6の発明によるセンサでは、
作用部に作用する磁気に基づいて発生する力が検出され
る。この力は作用した磁気に比例したものとなるため、
磁気の測定を間接的に行うことができる。
(6) In the sensor according to the sixth aspect of the present invention,
The force generated based on the magnetism acting on the acting portion is detected. Since this force is proportional to the applied magnetism,
Magnetic measurements can be made indirectly.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳
述する。本発明は、力センサ、加速度センサ、磁気セン
サ、のいずれについても適用できるものであるが、ここ
では、本発明を加速度センサに適用した実施例を示すこ
とにする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to illustrated embodiments. The present invention can be applied to any of a force sensor, an acceleration sensor, and a magnetic sensor. Here, an example in which the present invention is applied to an acceleration sensor will be shown.

【0019】センサの基本原理 はじめに、本発明の適用対象となるセンサの基本原理に
ついて簡単に述べておく。なお、この基本原理に基づく
センサの基本構成は、特願平2−274299号明細書
に開示されており、その製造方法は特願平2−4161
88号明細書に開示されている。
[0019]Basic principle of sensor First, the basic principle of the sensor to which the present invention is applied
I will briefly describe this. In addition, based on this basic principle
The basic structure of the sensor is described in Japanese Patent Application No. 2-274299.
Japanese Patent Application No. 2-4161 discloses a manufacturing method thereof.
No. 88.

【0020】図1は、この基本原理を説明するための加
速度センサの構造を示す側断面図である。このセンサの
主たる構成要素は、固定基板10、可撓基板20、作用
体30、そして装置筐体40である。図2に、固定基板
10の下面図を示す。図2の固定基板10をX軸に沿っ
て切断した断面が図1に示されている。固定基板10
は、図示のとおり円盤状の基板であり、周囲は装置筐体
40に固定されている。この下面には、同じく円盤状の
固定電極11が形成されている。一方、図3に可撓基板
20の上面図を示す。図3の可撓基板20をX軸に沿っ
て切断した断面が図1に示されている。可撓基板20
も、図示のとおり円盤状の基板であり、周囲は装置筐体
40に固定されている。この上面には、扇状の変位電極
21〜24および円盤状の変位電極25が図のように形
成されている。作用体30は、その上面が図3に破線で
示されているように、円柱状をしており、可撓基板20
の下面に、同軸接合されている。装置筐体40は、円筒
状をしており、固定基板10および可撓基板20の周囲
を固着支持している。
FIG. 1 is a side sectional view showing the structure of an acceleration sensor for explaining this basic principle. The main components of this sensor are the fixed substrate 10, the flexible substrate 20, the operating body 30, and the device housing 40. FIG. 2 shows a bottom view of the fixed substrate 10. A cross section of the fixed substrate 10 of FIG. 2 taken along the X-axis is shown in FIG. Fixed substrate 10
Is a disk-shaped substrate as shown, and the periphery is fixed to the device housing 40. A disk-shaped fixed electrode 11 is also formed on the lower surface. On the other hand, FIG. 3 shows a top view of the flexible substrate 20. A cross section of the flexible substrate 20 of FIG. 3 taken along the X-axis is shown in FIG. Flexible substrate 20
Also, as shown in the figure, it is a disk-shaped substrate, and the periphery thereof is fixed to the device housing 40. On the upper surface, fan-shaped displacement electrodes 21 to 24 and disc-shaped displacement electrode 25 are formed as shown in the figure. The action body 30 has a columnar top surface as shown by a broken line in FIG.
Is coaxially joined to the lower surface of the. The device housing 40 has a cylindrical shape and firmly fixes and supports the periphery of the fixed substrate 10 and the flexible substrate 20.

【0021】固定基板10および可撓基板20は、互い
に平行な位置に所定間隔をおいて配設されている。いず
れも円盤状の基板であるが、固定基板10は剛性が高く
撓みを生じにくい基板であるのに対し、可撓基板20は
可撓性をもち、力が加わると撓みを生じる基板となって
いる。いま、図1に示すように、作用体30の重心に作
用点Pを定義し、この作用点Pを原点とするXYZ三次
元座標系を図のように定義する。すなわち、図1の右方
向にX軸、上方向にZ軸、紙面に対して垂直に紙面裏側
へ向かう方向にY軸、をそれぞれ定義する。ここで、こ
のセンサ全体をたとえば自動車に搭載したとすると、自
動車の走行に基づき作用体30に加速度が加わることに
なる。この加速度により、作用点Pに外力が作用する。
作用点Pに力が作用していない状態では、図1に示すよ
うに、固定電極11と変位電極21〜25とは所定間隔
をおいて平行な状態を保っている。ところが、たとえ
ば、作用点PにX軸方向の力Fxが作用すると、この力
Fxは可撓基板20に対してモーメント力を生じさせ、
図4に示すように、可撓基板20に撓みが生じることに
なる。この撓みにより、変位電極21と固定電極11と
の間隔は大きくなるが、変位電極23と固定電極11と
の間隔は小さくなる。作用点Pに作用した力が逆向きの
−Fxであったとすると、これと逆の関係の撓みが生じ
ることになる。このように力Fxまたは−Fxが作用し
たとき、変位電極21および23に関する静電容量に変
化が表れることになり、これを検出することにより力F
xまたは−Fxを検出することができる。このとき、変
位電極22,24,25のそれぞれと固定電極11との
間隔は、部分的に大きくなったり小さくなったりする
が、全体としては変化しないと考えてよい。一方、Y方
向の力Fyまたは−Fyが作用した場合は、変位電極2
2と固定電極11との間隔、および変位電極24と固定
電極11との間隔、についてのみ同様の変化が生じる。
また、Z軸方向の力Fzが作用した場合は、図5に示す
ように、変位電極25と固定電極11との間隔が小さく
なり、逆向きの力−Fzが作用した場合は、この間隔は
大きくなる。このとき、変位電極21〜24と固定電極
11との間隔も、小さくあるいは大きくなるが、変位電
極25に関する変化が最も顕著である。そこで、この変
位電極25に関する静電容量の変化を検出することによ
り力Fzまたは−Fzを検出することができる。
The fixed substrate 10 and the flexible substrate 20 are arranged in parallel with each other at a predetermined interval. Although both are disk-shaped substrates, the fixed substrate 10 is a substrate that has high rigidity and does not easily bend, while the flexible substrate 20 has flexibility and is a substrate that bends when a force is applied. There is. Now, as shown in FIG. 1, an action point P is defined at the center of gravity of the acting body 30, and an XYZ three-dimensional coordinate system having this action point P as an origin is defined as shown in the figure. That is, the X axis is defined in the right direction in FIG. 1, the Z axis is defined in the upward direction, and the Y axis is defined in the direction perpendicular to the paper surface and toward the back side of the paper surface. If the entire sensor is mounted on, for example, an automobile, acceleration will be applied to the action body 30 based on the traveling of the automobile. Due to this acceleration, an external force acts on the action point P.
When no force is applied to the point of action P, as shown in FIG. 1, the fixed electrode 11 and the displacement electrodes 21 to 25 are kept in parallel with each other with a predetermined interval. However, for example, when a force Fx in the X-axis direction acts on the action point P, this force Fx causes a moment force with respect to the flexible substrate 20,
As shown in FIG. 4, the flexible substrate 20 is bent. Due to this bending, the distance between the displacement electrode 21 and the fixed electrode 11 increases, but the distance between the displacement electrode 23 and the fixed electrode 11 decreases. If the force acting on the point of action P is -Fx in the opposite direction, the flexure of the opposite relationship will occur. When the force Fx or −Fx acts in this way, a change in the electrostatic capacitance regarding the displacement electrodes 21 and 23 appears, and the force Fx is detected by detecting this change.
x or -Fx can be detected. At this time, the distance between each of the displacement electrodes 22, 24, 25 and the fixed electrode 11 may partially increase or decrease, but it may be considered that the distance does not change as a whole. On the other hand, when the force Fy or −Fy in the Y direction acts, the displacement electrode 2
Similar changes occur only in the distance between 2 and the fixed electrode 11 and the distance between the displacement electrode 24 and the fixed electrode 11.
Further, when the force Fz in the Z-axis direction acts, the distance between the displacement electrode 25 and the fixed electrode 11 becomes small as shown in FIG. 5, and when the force −Fz in the opposite direction acts, this distance becomes growing. At this time, the distance between the displacement electrodes 21 to 24 and the fixed electrode 11 also becomes smaller or larger, but the change regarding the displacement electrode 25 is most remarkable. Therefore, the force Fz or -Fz can be detected by detecting the change in the capacitance of the displacement electrode 25.

【0022】一般に、容量素子の静電容量Cは、電極面
積をS、電極間隔をd、誘電率をεとすると、 C=εS/d で定まる。したがって、対向する電極間隔が接近すると
静電容量Cは大きくなり、遠ざかると静電容量Cは小さ
くなる。本センサは、この原理を利用し、各電極間の静
電容量の変化を測定し、この測定値に基づいて作用点P
に作用した外力、別言すれば作用した加速度を検出する
ものである。すなわち、X軸方向の加速度は変位電極2
1,23と固定電極11との間の容量変化に基づき、Y
軸方向の加速度は変位電極22,24と固定電極11と
の間の容量変化に基づき、Z軸方向の加速度は変位電極
25と固定電極11との間の容量変化に基づき、それぞ
れ検出が行われる。
Generally, the electrostatic capacitance C of a capacitive element is determined by C = εS / d, where S is the electrode area, d is the electrode spacing, and ε is the dielectric constant. Therefore, the capacitance C increases as the distance between the opposing electrodes decreases, and the capacitance C decreases as the distance between the electrodes decreases. This sensor utilizes this principle to measure the change in capacitance between the electrodes, and based on this measurement value, the action point P
The external force that acts on, that is, the acceleration that acts is detected. That is, the acceleration in the X-axis direction is applied to the displacement electrode 2
Based on the change in capacitance between the fixed electrodes 11 and 23, Y
The axial acceleration is detected based on the capacitance change between the displacement electrodes 22 and 24 and the fixed electrode 11, and the Z-axis acceleration is detected based on the capacitance change between the displacement electrode 25 and the fixed electrode 11. .

【0023】いま、変位電極21と固定電極11との組
み合わせによって容量素子C1が構成され、変位電極2
2と固定電極11との組み合わせによって容量素子C2
が構成され、変位電極23と固定電極11との組み合わ
せによって容量素子C3が構成され、変位電極24と固
定電極11との組み合わせによって容量素子C4が構成
され、変位電極25と固定電極11との組み合わせによ
って容量素子C5が構成されるものとすれば、図6に示
すような検出回路によって、X軸、Y軸、Z軸方向の加
速度が検出できる。この検出回路で、CV変換回路51
〜55は、各容量素子C1〜C5のもつ静電容量を、電
圧値V1〜V5に変換する機能を有する。たとえば、C
R発振器などによって、静電容量値Cを周波数値fに変
換し、続いて周波数/電圧変換回路により、この周波数
値fを更に電圧値Vに変換するような構成をとればよ
い。もちろん、静電容量値を直接電圧値に変換するよう
な手段を用いてもよい。差動増幅器55は電圧値V1と
V3との差をとり、この差電圧をX軸方向成分±Fxと
して端子Txに出力する。図4に示すように、X軸方向
の力Fxが作用した場合、容量素子C1の容量値は減
り、容量素子C3の容量値は増える。したがって、端子
Txに出力される電圧値(V1−V3)が、検出すべき
力のX軸方向成分に対応することが理解できよう。同様
に、差動増幅器56は電圧値V2とV4との差をとり、
この差電圧をY軸方向成分±Fyとして端子Tyに出力
する。また、端子Tzには、容量素子C5の容量値に対
応する電圧V5が、そのままZ軸方向成分±Fzとして
出力される。
Now, the capacitive element C1 is constructed by the combination of the displacement electrode 21 and the fixed electrode 11, and the displacement electrode 2
2 and the fixed electrode 11 combine to form the capacitive element C2.
The displacement element 23 and the fixed electrode 11 are combined to form a capacitive element C3, the displacement electrode 24 and the fixed electrode 11 are combined to form a capacitive element C4, and the displacement electrode 25 and the fixed electrode 11 are combined. Assuming that the capacitive element C5 is configured by, the acceleration in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions can be detected by the detection circuit as shown in FIG. With this detection circuit, the CV conversion circuit 51
To 55 have a function of converting the electrostatic capacity of each of the capacitive elements C1 to C5 into voltage values V1 to V5. For example, C
The capacitance value C may be converted into the frequency value f by the R oscillator or the like, and then the frequency value f may be further converted into the voltage value V by the frequency / voltage conversion circuit. Of course, a means for directly converting the electrostatic capacitance value into a voltage value may be used. The differential amplifier 55 takes the difference between the voltage values V1 and V3, and outputs this difference voltage to the terminal Tx as the X-axis direction component ± Fx. As shown in FIG. 4, when the force Fx in the X-axis direction acts, the capacitance value of the capacitive element C1 decreases and the capacitance value of the capacitive element C3 increases. Therefore, it can be understood that the voltage value (V1-V3) output to the terminal Tx corresponds to the X-axis direction component of the force to be detected. Similarly, the differential amplifier 56 takes the difference between the voltage values V2 and V4,
This difference voltage is output to the terminal Ty as a Y-axis direction component ± Fy. Further, the voltage V5 corresponding to the capacitance value of the capacitive element C5 is directly output to the terminal Tz as the Z-axis direction component ± Fz.

【0024】本発明によるセンサの構造 本発明は、上述の原理に基づくセンサの具体的な構造を
提示するものである。図7は、本発明の一実施例に係る
センサの構造を示す側断面図である。このセンサは、可
撓基板60、制御基板70、固定基板80の3つの基板
を積層させた構造をもっている。この実施例では、可撓
基板60をシリコンの基板により、制御基板70および
固定基板80をガラスの基板により、それぞれ構成して
おり、各基板間は陽極接合によって接合されている。図
8に、可撓基板60の上面図を示す。図8に示す可撓基
板60を、切断線7−7に沿って切った断面が図7に示
されており、切断線9−9に沿って切った断面が図9に
示されていることになる。図8に示すように、この可撓
基板60には、4つのL字型の貫通孔H1〜H4が形成
されており、この貫通孔H1〜H4によって囲まれた内
側部分が作用部61、外側部分が固定部63となる。そ
して、隣接する貫通孔間には、4つの可撓部62が形成
される。なお、この図8では、基板部分と貫通孔部分と
が明瞭に認識できるように、基板部分には影線を付して
示してある。図7に示すように、可撓部62の下には溝
D1が掘られているため、4つの可撓部62の厚みは可
撓基板60の他の部分に比べて小さくなり、いわゆるカ
ンチレバーというべき橋状の梁を構成することになる。
したがって、この可撓基板60の全体構成は、図8に明
瞭に示されているように、中央に正方形状の作用部61
が配置され、その周囲を取り囲むように固定部63が配
され、この固定部63から内側に伸びる橋状梁からなる
可撓部62によって作用部61が支持されている状態と
なる。この可撓部62は、基板の厚みに比べて十分に薄
い板によって構成されるため、比較的短くしても十分な
可撓性が得られる。
[0024]Structure of the sensor according to the invention The present invention provides a concrete structure of the sensor based on the above principle.
To be presented. FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.
It is a sectional side view which shows the structure of a sensor. This sensor is
Three boards: a flexible board 60, a control board 70, and a fixed board 80.
It has a laminated structure. In this example, the flexible
The substrate 60 is a silicon substrate, and the control substrate 70 and
The fixed substrate 80 is composed of a glass substrate.
The respective substrates are joined by anodic bonding. Figure
FIG. 8 shows a top view of the flexible substrate 60. Flexible base shown in FIG.
A cross section of plate 60 taken along section line 7-7 is shown in FIG.
The cross section taken along section line 9-9 is shown in FIG.
Will be shown. As shown in FIG.
Four L-shaped through holes H1 to H4 are formed in the substrate 60.
And is surrounded by the through holes H1 to H4.
The side portion serves as the acting portion 61, and the outer portion serves as the fixed portion 63. So
Then, four flexible portions 62 are formed between the adjacent through holes.
To be done. In FIG. 8, the substrate portion and the through-hole portion are
In order to clearly recognize the
It is shown. As shown in FIG. 7, a groove is formed below the flexible portion 62.
Since D1 is dug, the thickness of the four flexible parts 62 is
It is smaller than the other parts of the flexible substrate 60,
It will form a bridge-shaped beam that should be called a cantilever.
Therefore, the overall structure of the flexible substrate 60 is shown in FIG.
As shown clearly, a square-shaped action portion 61 is formed in the center.
Is arranged, and the fixing portion 63 is arranged so as to surround the periphery.
And is composed of a bridge-shaped beam that extends inward from the fixed portion 63.
When the action portion 61 is supported by the flexible portion 62,
Become. This flexible portion 62 is sufficiently thinner than the thickness of the substrate.
Since it is composed of a large plate, it is sufficient even if it is relatively short
Flexibility is obtained.

【0025】作用部61は、図8に示すように、上方か
ら見ると正方形をした1つのブロックであり、4つの可
撓部(橋状梁)62によって四方から支持された状態と
なっている。そして、その上面には、5枚の変位電極2
1〜25が形成されている。この変位電極は、図3に示
す変位電極21〜25と同じ機能を果たすものであり、
ここでは同一符号を用いて示すことにする。作用部61
に加速度が作用すると、この作用部61の質量に応じた
力が作用することになる。その結果、可撓部62が撓み
を生じ、作用部61は変位する。図7に示す制御基板7
0は、この作用部61の変位を所定の範囲内に制限する
機能を有する。すなわち、この制御基板70の上面に
は、浅い溝D2が形成されており、作用部61の下方へ
の変位を、この溝D2の深さの範囲内に制限する。作用
部61に対して下方向への加速度が過度に作用した場合
であっても、作用部61の底部が溝D2の底面71に当
接し、これ以上の変位は制限される。
As shown in FIG. 8, the acting portion 61 is a square block when viewed from above, and is supported by four flexible portions (bridge beams) 62 from four sides. . Then, five displacement electrodes 2 are provided on the upper surface.
1 to 25 are formed. This displacement electrode has the same function as the displacement electrodes 21 to 25 shown in FIG.
Here, the same reference numerals will be used. Action part 61
When the acceleration acts on, a force corresponding to the mass of the acting portion 61 acts. As a result, the flexible portion 62 is bent and the acting portion 61 is displaced. Control board 7 shown in FIG.
0 has a function of limiting the displacement of the acting portion 61 within a predetermined range. That is, the shallow groove D2 is formed on the upper surface of the control board 70, and the downward displacement of the acting portion 61 is limited to the range of the depth of the groove D2. Even when the downward acceleration is excessively applied to the acting portion 61, the bottom portion of the acting portion 61 abuts the bottom surface 71 of the groove D2, and further displacement is limited.

【0026】可撓基板60の上面には、固定基板80が
固着されている。この固定基板80の底面には、溝D3
が形成されており、この溝D3の底面81に、固定電極
11が形成されている。この固定電極は、図2に示す固
定電極11と同じ機能を果たすものであり、ここでは同
一符号を用いて示すことにする。図10に、固定基板8
0の下面図を示す。図8に示す変位電極21〜25と、
図10に示す固定電極11とが、溝D3を挟んで対向
し、5つの容量素子C1〜C5が形成されることが理解
できよう。
A fixed substrate 80 is fixed to the upper surface of the flexible substrate 60. A groove D3 is formed on the bottom surface of the fixed substrate 80.
Is formed, and the fixed electrode 11 is formed on the bottom surface 81 of the groove D3. This fixed electrode has the same function as the fixed electrode 11 shown in FIG. 2, and will be denoted by the same reference numeral here. In FIG. 10, the fixed substrate 8
0 shows a bottom view of 0. Displacement electrodes 21 to 25 shown in FIG.
It can be understood that the fixed electrode 11 shown in FIG. 10 is opposed to the fixed electrode 11 with the groove D3 in between, and five capacitive elements C1 to C5 are formed.

【0027】図7に示されているように、作用部61に
対して、上方には固定基板80が、下方には制御基板7
0が、そして側方には固定部63が、それぞれ配設さ
れ、これらに囲まれた空間内において、作用部61は4
つの可撓部(橋状梁)62によってのみ支持された状態
となっている。したがって、作用部61は加速度の作用
を受けると、この空間内で変位することになり、変位電
極21〜25と固定電極11との距離に変化が生じ、容
量素子C1〜C5の容量値に変化が生じる。図6に示す
検出回路を用いてこの容量値の変化を検出することによ
り、作用した加速度を三次元の各成分ごとに測定するこ
とができる点は、既に述べたとおりである。
As shown in FIG. 7, with respect to the operating portion 61, the fixed substrate 80 is provided above and the control substrate 7 is provided below.
0, and the fixing portions 63 are arranged on the sides, and in the space surrounded by these, the operating portion 61 has 4
It is in a state of being supported only by one flexible portion (bridge beam) 62. Therefore, when the acting portion 61 is subjected to the action of acceleration, it is displaced in this space, the distance between the displacement electrodes 21 to 25 and the fixed electrode 11 changes, and the capacitance values of the capacitance elements C1 to C5 change. Occurs. As described above, the acting acceleration can be measured for each of the three-dimensional components by detecting the change in the capacitance value using the detection circuit shown in FIG.

【0028】上述の構造の特徴およびその利点は、次の
とおりである。 (1) 特徴:可撓基板60のうち、作用部61の占める
割合を比較的大きくとり、変位電極21〜25をこの作
用部61の上面に形成するようにした。利点:このよう
な構造にしたため、作用部61の変位が効率良く変位電
極21〜25に伝達され、感度の高い測定が可能にな
る。また、作用部61の占める割合を大きくとると、作
用部61自身の質量も大きくなるため、加速度を効率よ
く力に変換することができ、この点からも感度向上が期
待できる。また、3枚の基板を積層しただけの単純な構
造で実現できるため、製造コストも低減できる。 (2) 特徴:可撓基板60に貫通孔H1〜H4を開口す
ることにより、可撓部62を形成した。利点:貫通孔H
1〜H4を形成したため、可撓部62に十分な可撓性を
確保することができ、感度を高めることができる。 (3) 特徴:中央の作用部61を、その周囲から橋状梁
(可撓部62)によって支持するようにした。利点:橋
状梁の厚みを小さくすることにより、十分な可撓性を確
保することができ、感度を高めることができる。また、
このような橋状梁による構造は、エッチング法などによ
って容易に加工が可能な構造であり、製造工程も容易に
なる。
The features and advantages of the above structure are as follows. (1) Features: In the flexible substrate 60, the ratio of the acting portion 61 is relatively large, and the displacement electrodes 21 to 25 are formed on the upper surface of the acting portion 61. Advantage: Due to such a structure, the displacement of the acting portion 61 is efficiently transmitted to the displacement electrodes 21 to 25, which enables highly sensitive measurement. Further, if the ratio occupied by the action portion 61 is increased, the mass of the action portion 61 itself also increases, so that acceleration can be efficiently converted into force, and from this point also improvement in sensitivity can be expected. Further, since it can be realized with a simple structure in which three substrates are laminated, the manufacturing cost can be reduced. (2) Characteristics: The flexible portion 62 is formed by opening the through holes H1 to H4 in the flexible substrate 60. Advantage: Through hole H
Since 1 to H4 are formed, it is possible to secure sufficient flexibility in the flexible portion 62 and increase the sensitivity. (3) Features: The central action portion 61 is supported by a bridge-like beam (flexible portion 62) from the periphery thereof. Advantage: By reducing the thickness of the bridge beam, sufficient flexibility can be secured and sensitivity can be increased. Also,
Such a bridge-like beam structure is a structure that can be easily processed by an etching method or the like, and the manufacturing process is also easy.

【0029】その他の実施例 図11に、本発明の別な実施例に係るセンサの側断面図
を示す。この実施例は、図7に示す実施例に、更に補助
基板90を付加したものである。すなわち、可撓基板6
0と制御基板70との間に、新たに補助基板90が挿入
されている。この補助基板90は、中央部の重錘体91
と、その周囲を取り囲むフレームのような形状をした台
座92とによって構成されている。重錘体91は、水平
断面が正方形をしたブロックであり、その上面が作用部
61の下面に接合されている。台座92は、制御基板7
0と固定部63とを接続するための部材であるととも
に、重錘体91の水平方向への変位を制限する制御部材
としての機能も果たす。このような構造では、作用部6
1と重錘体91とが、ひとつのブロックとして機能し、
このブロックに作用した加速度は、この双方の質量に応
じた力に変換されることになる。したがって、前述の実
施例に比べ、より感度を高めることが可能になる。ま
た、重錘体91を作用部61に接合することにより、全
体の重心位置が移動する。これにより各軸ごとの感度を
変えることもできる。
[0029]Other examples FIG. 11 is a side sectional view of a sensor according to another embodiment of the present invention.
Indicates. This embodiment is a supplement to the embodiment shown in FIG.
A substrate 90 is added. That is, the flexible substrate 6
A new auxiliary board 90 is inserted between 0 and the control board 70.
Has been done. The auxiliary substrate 90 includes a weight body 91 at the center.
And a stand shaped like a frame surrounding it
And a seat 92. Weight body 91 is horizontal
It is a block with a square cross section, and its upper surface is the action part.
It is joined to the lower surface of 61. The pedestal 92 is the control board 7
0 is a member for connecting the fixing portion 63 and
And a control member for limiting the horizontal displacement of the weight body 91.
Also functions as. In such a structure, the working portion 6
1 and the weight body 91 function as one block,
The acceleration acting on this block responds to both masses.
It will be converted into the same force. Therefore, the
It is possible to further increase the sensitivity as compared with the embodiment. Well
Also, by joining the weight body 91 to the action portion 61,
The center of gravity of the body moves. This will increase the sensitivity of each axis
You can change it.

【0030】この実施例におけるもうひとつの相違点
は、5枚の変位電極21〜25に対向して、固定基板8
0の底面81に5枚の固定電極11a〜15aが形成さ
れている点である。前述の実施例では、固定電極11が
変位電極21〜25のすべてに対して共通の対向電極と
なっていたが、この実施例では、5枚の変位電極21〜
25について、これと面対称となる位置に5枚の固定電
極11a〜15aを形成し、5つの容量素子C1〜C5
をすべて独立した電極対で構成している。このように、
用いる電極の数は設計上、適宜変更しうるものであり、
より多数の電極を用いることも可能である。なお、実際
には静電容量の変化を伝達するための配線が必要になる
が、上述の各図ではこれらの配線の図示は省略してあ
る。
Another difference in this embodiment is that the fixed substrate 8 faces the five displacement electrodes 21 to 25.
This is the point that five fixed electrodes 11a to 15a are formed on the bottom surface 81 of 0. In the above-described embodiment, the fixed electrode 11 is a common counter electrode common to all the displacement electrodes 21 to 25, but in this embodiment, five displacement electrodes 21 to 21 are used.
No. 25, five fixed electrodes 11a to 15a are formed at positions symmetrical with respect to No. 25, and five capacitive elements C1 to C5 are formed.
Are composed of independent electrode pairs. in this way,
The number of electrodes used can be changed appropriately in design.
It is also possible to use a larger number of electrodes. It should be noted that although wirings for transmitting the change in capacitance are actually required, these wirings are not shown in the drawings.

【0031】本発明は、以上述べた実施例の他にも、種
々の態様で実施しうるものである。特に、上述の実施例
は、いずれも加速度センサに本発明を適用したものであ
るが、本発明は、力センサや磁気センサにも適用しうる
ものである。たとえば、力センサでは、上述の作用部6
1に外部からの力を伝達するためのプローブを接続した
構造とすればよいし、磁気センサでは、上述の作用部6
1あるいは重錘体91を磁性材料で構成すればよい。
The present invention can be implemented in various modes other than the above-mentioned embodiments. In particular, all of the above-described embodiments apply the present invention to the acceleration sensor, but the present invention can also be applied to the force sensor and the magnetic sensor. For example, in the force sensor, the above-mentioned action part 6
1 may have a structure in which a probe for transmitting a force from the outside is connected, and in the magnetic sensor, the above-mentioned action part 6 is used.
1 or the weight body 91 may be made of a magnetic material.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のとおり本発明に係る静電容量の変
化を利用したセンサによれば、基板に貫通孔を開口する
ことにより、作用体を橋状梁で支持した構造とし、この
作用体上に変位電極を形成するようにしたため、構造を
単純化するとともに、検出感度を高めることができる。
As described above, according to the sensor of the present invention which utilizes the change of electrostatic capacity, the working body is supported by the bridge beam by opening the through hole in the substrate. Since the displacement electrode is formed above, the structure can be simplified and the detection sensitivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本原理を説明するための加速度セン
サの構造を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing the structure of an acceleration sensor for explaining the basic principle of the present invention.

【図2】図1に示すセンサの固定基板10の下面図であ
る。図2の固定基板10をX軸に沿って切断した断面が
図1に示されている。
FIG. 2 is a bottom view of a fixed substrate 10 of the sensor shown in FIG. A cross section of the fixed substrate 10 of FIG. 2 taken along the X-axis is shown in FIG.

【図3】図1に示すセンサの可撓基板20の上面図であ
る。図3の可撓基板20をX軸に沿って切断した断面が
図1に示されている。
3 is a top view of a flexible substrate 20 of the sensor shown in FIG. A cross section of the flexible substrate 20 of FIG. 3 taken along the X-axis is shown in FIG.

【図4】図1に示すセンサの作用点PにX軸方向の力F
xが作用したときの、センサの撓み状態を示す側断面図
である。
4 is a force F in the X-axis direction applied to a point of action P of the sensor shown in FIG.
It is a sectional side view which shows the bending state of a sensor when x acts.

【図5】図1に示すセンサの作用点PにZ軸方向の力F
zが作用したときの、センサの撓み状態を示す側断面図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a force F in the Z-axis direction applied to a point of action P of the sensor shown in FIG.
It is a sectional side view which shows the bending state of a sensor when z acts.

【図6】図1に示すセンサに用いる検出回路の一例を示
す回路図である。
6 is a circuit diagram showing an example of a detection circuit used in the sensor shown in FIG.

【図7】本発明の一実施例に係る加速度センサの構造を
示す側断面図である。
FIG. 7 is a side sectional view showing a structure of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.

【図8】図7に示す加速度センサにおける可撓基板60
の上面図である。この図8の可撓基板60を切断線7−
7に沿って切った断面が図7に、切断線9−9に沿って
切った断面が図9に、それぞれ示されている。
8 is a flexible substrate 60 in the acceleration sensor shown in FIG.
FIG. The flexible substrate 60 shown in FIG.
A cross section taken along line 7 is shown in FIG. 7, and a cross section taken along section line 9-9 is shown in FIG.

【図9】図7に示す加速度センサの別な断面を示す側断
面図である。
9 is a side sectional view showing another section of the acceleration sensor shown in FIG.

【図10】図7に示す加速度センサにおける固定基板8
0の下面図である。
FIG. 10 is a fixed substrate 8 in the acceleration sensor shown in FIG.
It is a bottom view of 0.

【図11】本発明の別な一実施例に係る加速度センサの
構造を示す側断面図である。
FIG. 11 is a side sectional view showing a structure of an acceleration sensor according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…固定基板 11,11a〜15a…固定電極 20…可撓基板 21〜25…変位電極 30…作用体 40…装置筐体 51〜55…CV変換回路 60…可撓基板 61…作用部 62…可撓部(橋状梁) 63…固定部 70…制御基板 71…底面 80…固定基板 81…底面 90…補助基板 91…重錘体 92…台座 D1〜D3…溝 H1〜H4…貫通孔 P…作用点 10 ... Fixed substrate 11, 11a to 15a ... Fixed electrode 20 ... Flexible substrate 21-25 ... Displacement electrode 30 ... acting body 40 ... Device housing 51-55 ... CV conversion circuit 60 ... Flexible substrate 61 ... Action part 62 ... Flexible part (bridge beam) 63 ... Fixed part 70 ... Control board 71 ... bottom surface 80 ... Fixed substrate 81 ... bottom surface 90 ... Auxiliary substrate 91 ... Weight body 92 ... Pedestal D1-D3 ... Groove H1 to H4 ... through holes P ... point of action

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 装置筐体に固定される固定部と、外因に
より力が作用する作用部と、前記固定部と前記作用部と
の間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可撓
基板と、 前記可撓基板に対向するように、装置筐体に固定された
固定基板と、 前記可撓基板の前記作用部上の前記固定基板に対する対
向面に形成された変位電極と、 前記固定基板の前記可撓基板に対する対向面に形成され
た固定電極と、 を備え、前記変位電極と前記固定電極との間に生じる静
電容量の変化に基づいて、前記作用部に作用した力を検
出することを特徴とする静電容量の変化を利用したセン
サ。
1. A fixing portion fixed to the apparatus housing, an acting portion on which a force acts by an external factor, and a flexible portion having flexibility, which is formed between the fixing portion and the acting portion. A flexible substrate, a fixed substrate fixed to the apparatus casing so as to face the flexible substrate, and a displacement electrode formed on a surface of the flexible substrate facing the fixed substrate on the acting portion. And a fixed electrode formed on a surface of the fixed substrate facing the flexible substrate, and acting on the acting portion based on a change in electrostatic capacitance generated between the displacement electrode and the fixed electrode. A sensor utilizing a change in capacitance, which is characterized by detecting the generated force.
【請求項2】 装置筐体に固定される固定部と、外因に
より力が作用する作用部と、前記固定部と前記作用部と
の間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可撓
基板と、 前記可撓基板に対向するように、装置筐体に固定された
固定基板と、 前記可撓基板の前記固定基板に対する対向面に形成され
た変位電極と、 前記固定基板の前記可撓基板に対する対向面に形成され
た固定電極と、 を備え、前記変位電極と前記固定電極との間に生じる静
電容量の変化に基づいて、前記作用部に作用した力を検
出するセンサにおいて、 前記可撓基板に貫通孔を形成することにより、前記可撓
部に可撓性をもたせるようにしたことを特徴とする静電
容量の変化を利用したセンサ。
2. A fixing portion fixed to the apparatus housing, an acting portion on which a force acts due to an external factor, and a flexible portion having flexibility formed between the fixing portion and the acting portion. A flexible substrate having: a fixed substrate fixed to the device casing so as to face the flexible substrate; a displacement electrode formed on a surface of the flexible substrate facing the fixed substrate; A fixed electrode formed on a surface facing the flexible substrate, and detecting a force acting on the acting portion based on a change in capacitance between the displacement electrode and the fixed electrode. In the sensor, a sensor utilizing change in capacitance is characterized in that the flexible portion is made to have flexibility by forming a through hole in the flexible substrate.
【請求項3】 外因により力が作用する作用部と、 この作用部の周囲に設けられ、装置筐体に固定される固
定部と、 前記固定部から前記作用部へ伸び、前記作用部を周囲か
ら支持する橋状梁と、 前記作用部に設けられた変位電極と、 前記変位電極に対向するように、装置筐体に固定された
固定電極と、 を備え、前記作用部に外部からの力が作用した場合に、
前記橋状梁の撓みにより前記作用部が変位を生じるよう
に構成し、前記変位電極と前記固定電極との間に生じる
静電容量の変化に基づいて、前記作用部に作用した力を
検出することを特徴とする静電容量の変化を利用したセ
ンサ。
3. An action portion to which a force acts due to an external factor, a fixed portion provided around the action portion and fixed to an apparatus housing, and a fixed portion extending from the fixed portion to the action portion and surrounding the action portion. A bridge-shaped beam supported by the action part, a displacement electrode provided in the action part, and a fixed electrode fixed to the device casing so as to face the displacement electrode, and the action part receives an external force. When
The acting portion is configured to be displaced by the bending of the bridge beam, and the force acting on the acting portion is detected based on the change in the capacitance generated between the displacement electrode and the fixed electrode. A sensor that utilizes the change in electrostatic capacitance.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ
において、 固定電極または変位電極のいずれか一方を、あるいはこ
れらの双方を、複数の電極で構成することにより複数組
の容量素子を形成し、これら容量素子の静電容量の変化
に基づいて、作用した力を二次元または三次元の各成分
ごとに検出しうるようにしたことを特徴とする静電容量
の変化を利用したセンサ。
4. The sensor according to claim 1, wherein either one of the fixed electrode and the displacement electrode, or both of them are composed of a plurality of electrodes, thereby forming a plurality of sets of capacitive elements. A sensor utilizing a change in capacitance, which is formed so that the acting force can be detected for each two-dimensional or three-dimensional component based on the change in capacitance of these capacitive elements. .
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のセンサ
において、 作用部に作用する加速度に基づいて発生する力を検出す
ることにより、加速度の検出を行い得るようにしたこと
を特徴とする静電容量の変化を利用したセンサ。
5. The sensor according to claim 1, wherein the acceleration can be detected by detecting the force generated based on the acceleration acting on the acting portion. A sensor that utilizes the change in capacitance.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載のセンサ
において、 作用部に作用する磁気に基づいて発生する力を検出する
ことにより、磁気の検出を行い得るようにしたことを特
徴とする静電容量の変化を利用したセンサ。
6. The sensor according to claim 1, wherein the magnetic force can be detected by detecting the force generated based on the magnetism acting on the acting portion. A sensor that utilizes the change in capacitance.
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