KR101248127B1 - 정전 용량 센서 - Google Patents

Abstract

기판(10)과, 기판(10)의 한쪽 주면에 형성되고, 물체와의 사이의 정전 용량을 검지하는 센서전극(26)과, 센서전극(26)의 주위에 형성된 제1가드전극(25)과, 기판(10)의 다른 쪽 주면에 형성된 제2가드전극(27)을 구비하고, 제1가드전극(25)의 제1단자접속부(21)와 제2가드전극(27)의 제2단자접속부(23)가 대향하는 위치에 마련되어 있는 정전 용량 센서이다.

Description

정전 용량 센서{CAPACITANCE SENSOR}

본 발명은 정전 용량 센서에 관한 것이다.

또한 문헌의 참조에 의한 편입이 인정되는 지정국에 대해서는, 2008년 12월 4일에 일본국에 있어서 특허 출원된 일본국 특허출원 2008-309408호의 출원 서류에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 편입하여, 본 출원의 기재의 일부로 한다.

필름의 표면에 안테나 전극과 그라운드 전극이 형성된 필름상의 전극부를 구비하는 정전 용량 센서에 있어서, 오검출을 방지하기 위해 필름의 배면(背面)에도 그라운드 전극을 형성하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1). 이러한 정전 용량 센서에서는, 필름에 형성된 안테나 전극 및 그라운드 전극은, 커넥터를 통해 다른 기판상에 있는 센서회로에 접속되고, 이 센서회로의 제어에 의해, 그라운드 전극에 소정의 전위를 인가하거나, 안테나 전극과 대상물 사이에 생기는 정전 용량의 값을 검출한다.

일본국 공개특허공보 2007-139555호

그러나 필름의 배면에 전극을 증설하면, 이 증설한 전극을 다른 기판상에 있는 센서회로에 접속하기 위한 단자접속부를 증설할 필요가 있으므로, 이 단자접속부의 증설에 수반하여 접속부(커넥터가 부착되는 부분)의 가로 폭 치수가 커진다는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판의 배면에 전극을 형성해도 접속부의 가로 폭 치수가 작은 정전 용량 센서를 제공하는 것이다.

본 발명은, 기판과, 상기 기판의 한쪽 주면에 형성되고, 물체와의 사이의 정전 용량을 검지하는 센서전극과, 상기 기판의 한쪽 주면의 상기 센서전극의 근방에 형성된 제1가드전극과, 상기 기판의 다른 쪽 주면에 형성된 제2가드전극을 구비하고, 상기 제1가드전극의 제1단자접속부와 상기 제2가드전극의 제2단자접속부가 대향하는 위치에 마련된 정전 용량 센서에 의해 상기 과제를 해결한다.

상기 발명에 있어서, 상기 기판의 한쪽 주면에 형성된 상기 센서전극의 제3단자접속부와, 상기 기판의 다른 쪽 주면의 상기 제3단자접속부와 대향하는 위치에 형성된 더미 단자접속부를 더 가지고, 상기 더미 단자접속부를 상기 제2단자접속부와 거의 같은 높이로 할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 제1단자접속부와 상기 제2단자접속부의 쌍, 및 상기 제3단자접속부와 상기 더미 단자접속부의 쌍에, 상기 기판을 양 주면측으로부터 끼우는 한 쌍의 끼움판을 구비하는 단자 금구(金具)를 각각 부착할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 더미 단자접속부를 상기 제2단자접속부와 같은 도전재료로 형성할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 대향하는 상기 제1단자접속부와 상기 더미 단자접속부의 쌍을 복수 구비하고, 상기 각 쌍을 병렬로 배열할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 멤브렌으로 이루어지는 전극부를 구비한 정전 용량 센서로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판의 한쪽 주면에 마련된 제1가드전극의 제1단자접속부와 다른 쪽 주면에 마련된 제2가드전극의 제2단자접속부가 대향하는 위치에 마련되어 있으므로, 기판의 다른 쪽 주면에 제2가드전극을 형성해도, 제1단자접속부 및 제2단자접속부를 포함하는 접속부의 가로 폭 치수가 커지지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 검지 정밀도를 향상시키면서도 접속부가 작은 정전 용량 센서를 제공할 수 있다.

도 1은 발명의 제1실시형태에 따른 정전 용량 센서를 사용한 헤드레스트 위치조절장치의 개요도이다.
도 2는 도 1의 헤드레스트 위치조절장치의 블록도이다.
도 3은 발명의 제1실시형태에 따른 정전 용량 센서의 기판의 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 정전 용량 센서의 기판의 배면도이다.
도 5는 도 3의 V-V선을 따르는 단면도이다.
도 6은 발명의 제1실시형태에 따른 정전 용량 센서의 단자 금구의 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 단자 금구가 기판을 끼운 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 커넥터의 분해 사시도이다.
도 9A 및 도 9B은 발명의 제2실시형태에 따른 회로기판을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시의 형태에 따른 회로기판의 A 화살표 방향으로부터 본 확대 단면도이다.
도 11A 및 도 11B는 본 실시의 형태에 따른 접속 구조의 개략도이다.
도 12A 및 도 12B는 다채널의 정전 용량 센서에서의 회로기판을 나타내는 도면이다.
도 13은 다채널의 정전 용량 센서에서의 회로기판의 B 화살표 방향으로부터 본 확대 단면이다.

본 발명의 실시형태에 따른 정전 용량 센서(100)를 도면에 근거하여 설명한다. 이하에 있어서, 본 실시형태에 따른 정전 용량 센서(100)가, 차량용 시트에 착석한 승무원의 머리의 위치를 검지하는 센서로서 사용된 실시형태를 일례로서 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 실시형태의 정전 용량 센서(100)에 의해 검지된 승무원의 머리의 위치에 따라, 차량의 헤드레스트(H)의 위치를 조절하는 헤드레스트 위치조절장치(1000)를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 헤드레스트 위치조절장치(1000)는 헤드레스트(H) 내에 마련된 정전 용량 센서(100)와, ECU(Electronic Control Unit)(60) 등의 차재 컴퓨터와, 헤드레스트 전후구동모터(71)와, 시트백(S) 내에 마련된 헤드레스트 상하구동모터(72)를 구비하고 있다.

정전 용량 센서(100)는 헤드레스트(H)의 표면에 기판의 주면이 따르도록 하여 배치되는 전극부(10)와, 이 전극부(10)와는 다른 기판상에 형성되는 센서회로(110)를 구비하고, 전극부(10)와 센서회로(110)는 커넥터를 통해 접속되어 있다.

전극부(10)의 한쪽 주면측(표면측)에는, 헤드레스트(H)의 높이 방향을 따라 병설된 5개의 센서전극(26)이 형성되어 있다. 각 센서전극(26)은 각각이 독립적으로 정전 용량을 검지하고, 검지한 각 정전 용량을 센서회로(110)에 출력한다.

센서회로(110)는 취득한 정전 용량에 근거하는 검지 신호를 ECU(60)에 출력한다. 또한 본 예에서는 5개의 센서전극(26)을 구비하는 정전 용량 센서(100)를 예시하는데, 센서전극(26)의 수는 한정되지 않는다.

ECU(60)는, 정전 용량 센서(100)에 의해 검지된 헤드레스트(H)의 표면과 승무원의 머리의 거리(센서전극과 승무원의 머리의 거리)에 근거하여, 헤드레스트 전후구동모터(71)를 제어한다. 헤드레스트 전후구동모터(71)는 ECU(60)의 제어 명령에 근거하여 헤드레스트(H)를 전후에 이동시킨다. 본 제어에 있어서, 헤드레스트(H)의 표면과 승무원의 머리의 거리의 산출 수법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 높이가 다른 복수의 센서전극(26)이 검출한 거리 중 가장 가까운 거리를 헤드레스트(H)의 표면과 승무원의 머리의 거리로 할 수 있다.

마찬가지로, ECU(60)는 정전 용량 센서(100)에 의해 검지된 승무원의 머리의 높이에 근거하여, 헤드레스트 상하구동모터(72)를 제어한다. 헤드레스트 상하구동모터(72)는 ECU(60)의 제어 명령에 근거하여 헤드레스트(H)를 상하에 이동시킨다. 본 제어에 있어서, 승무원의 머리의 높이의 산출 수법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 헤드레스트(H)의 높이 방향을 따라 병설된 복수의 센서전극(26)이 각각 검출한 헤드레스트(H)의 표면과 승무원의 머리의 거리 중, 가장 가까운 거리를 검지한 센서전극(26)의 높이 위치에 근거하여 승무원의 후두부의 높이를 추측하여, 이 추측 결과로부터 승무원의 머리의 높이를 구할 수 있다.

이어서, 도 3~도 5에 근거하여 본 예의 정전 용량 센서(100)에 대하여 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 정전 용량 센서의 전극이 형성된 기판(10)의 평면도, 도 4는 그 배면도, 도 5는 도 3의 V-V선을 따르는 단면도이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 한쪽 주면에는, 물체와의 사이의 정전 용량을 검지하는 센서전극(26a~26e)과, 이 센서전극(26a~26e)의 근방, 구체적으로는 그 주위에 형성된 제1가드전극(25)이 형성되어 있다.

각 센서전극(26a~26e)은 접속선(28a~28e)을 통해 제3단자접속부(22a~22e)에 접속되어 있고, 제1가드전극(25)은 접속선(25a)을 통해 제1단자접속부(21)에 접속되어 있다. 또한 도시는 하지 않지만, 기판(10)을 적층기판으로 구성하고, 각 센서전극(26a~26e)에 접속되는 접속선(28a~28e)의 상층에, 절연층을 통해 또 다른 제1가드전극(25)을 마련할 수도 있다. 이 경우는, 도 3에 나타내는 제1가드전극(25)의 어느 하나의 개소에서 상층에 마련된 다른 제1가드전극(25)과의 접점을 마련하고, 제1단자접속부(21)는 공통으로 한다.

한편, 기판(10)의 다른 쪽 주면(배면)에는, 도 4에 나타내는 바와 같이 제2가드전극(27)이 형성되어 있다. 이 제2가드전극(27)은 접속선(27a)을 통해 제2단자접속부(23)에 접속되어 있다. 또한 이 제2단자접속부(23)의 옆에는 5개의 더미 단자접속부(24a~24e)가 병렬로 배치되어 있다.

기판(10)의 한쪽 주면측에 마련된 제1단자접속부(21) 및 제3단자접속부(22a~22e)와, 기판의 다른 쪽 주면측에 마련된 제2단자접속부(23) 및 더미 단자접속부(24a~24e)는 접속부(20)를 구성한다.

도 5는 도 3의 V-V선을 따르는 단면도이며, 제1단자접속부(21), 제2단자접속부(23), 제3단자접속부(22a~22e) 및 더미 단자접속부(24a~24e)를 포함하는 접속부(20)의 단면을 나타내는 도면이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 제1가드전극(25)의 제1단자접속부(21)와 제2가드전극(27)의 제2단자접속부(23)는 기판(10)의 양 주면의 대향하는 위치에 마련되어 있다.

기판(10)의 한쪽 주면에 형성된 제1가드전극(25)과 기판(10)의 다른 쪽 주면에 형성된 제2가드전극(27)은, 센서전극(26a~26e)에 입력되는 외부로부터의 노이즈를 차단한다는 공통의 목적으로 마련되어 있다. 이 때문에, 기판(10)의 표리의 어느 쪽에 마련되었는지에 관계없이, 양 가드전극(25,27)은 같은 전위가 인가되어 같은 기능을 발휘한다. 발명자들은 이 점에 착목하여, 같은 기능의 제1가드전극(25)의 제1단자접속부(21)와 제2가드전극(27)의 제2단자접속부(23)를 기판(10)의 양 주면의 대향하는 위치에 마련하고, 이들 대향하는 한쌍의 단자접속부(단자접속부 쌍(P6))에 하나의 단자 금구를 부착하여, 이들 단자접속부에 소정의 전위를 인가시키도록 했으므로, 접속부(20)에 부착되는 단자 금구(5)의 수를 늘리지 않도록 할 수 있다. 즉, 기판(10)의 다른 쪽 주면측에 제2가드전극(27)을 증설해도, 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)를 포함하는 접속부(20)의 가로 폭 치수(W)(도 3 참조)가 커지는 것을 방지할 수 있어, 접속부(20)의 가로 폭 치수(W)를 작게 할 수 있다.

또한 도 5에 나타내는 바와 같이, 더미 단자접속부(24a~24e)의 각각은, 기판(10)의 다른 쪽 주면측이며, 제3단자접속부(22a~22e)의 각각과 대향하는 위치에 마련되어 있다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 한쪽 주면측에 마련된 각 제3단자접속부(22a~22e)와, 기판(10)의 다른 쪽 주면측에 마련된 각 더미 단자접속부(24a~24e)는 각각 쌍을 이루고, 대향하는 5개의 단자접속부 쌍(P1~P5)이 늘어서서 배열되어 있다.

더미 단자접속부(24)는 그 높이(두께)(H1)가 제2단자접속부(23)의 높이(두께)(H2)과 거의 같아지도록 형성되어 있다. 이 때문에, 접속부(20)의 다른 쪽 주면측의 높이(H1,H2)를 고르게 할 수 있다. 그 결과, 접속 영역 C(도 3, 4)의 높이(H3)를 균등하게 고르게 할 수 있다. 이와 같이, 접속 영역 C에 있는 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)의 단자접속부 쌍(P6)의 높이(H3)와, 제3단자접속부(22a~22e) 및 더미 단자접속부(24a~24e)의 단자접속부 쌍(P1~P5)의 높이(H3)가 균등해지므로, 각 단자접속부 쌍을 각 단자 금구(5)에 의해 기판(10)의 양 주면측으로부터 각각 한쌍의 끼움판으로 끼워 도통시킨 경우에서의 접속 상태(누름력 등)의 불균일이 억제된다. 그 결과, 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이들 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)의 단자접속부 쌍(P6)과, 제3단자접속부(22)와 더미 단자접속부(24)의 단자접속부 쌍(P1~P5)을 포함하는 접속부(20)는, 후술하는 6개의 단자 금구(5)에 의해 기판(10)의 양 주면측으로부터 한쌍의 끼움판으로 각 단자접속부 쌍이 각각 끼워져, 도 2에 나타내는 센서회로(110)에 접속된다.

이어서, 도 6~도 8에 근거하여 본 실시형태에 따른 단자 금구(5) 및 이것을 구비한 커넥터(200)에 대하여 설명한다. 도 6 및 도 7은 단자 금구(5)의 사시도, 도 8은 단자 금구(5)를 포함하는 커넥터(200)의 분해 사시도이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 단자 금구(5)는 도전재로 구성되고, 도면 외의 기판(10)을 끼우는 한쌍의 끼움판(5A 및 5B)을 구비하고 있으며, 한쪽의 끼움판(5B)에는 절곡 가능한 배럴(6)(훅(6))이 마련되어 있다. 또한 각 단자 금구(5)의 일단측에는 숫 단자가 삽입되는 삽입구(5C)가 형성되어 있다. 본 예에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 6개의 단자접속부 쌍(P1~P6)이 마련되어 있으므로, 단자 금구(5)도 이들 단자접속부 쌍(P1~P6)의 간격에 대응시켜, 6개의 단자 금구(5)가 마련되어 있다.

도 7은 도시하지 않는 치구(治具)를 사용하여 배럴(6)이 스웨이징(swaging)된 상태의 단자 금구(5)를 나타낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 접속부(20)에는, 각 단자접속부 쌍(P1~P6)의 간격에 대응시켜 6개의 단자 금구(5)가 부착되어 있다.

각 단자접속부 쌍(P1~P6)이 한쌍의 끼움판(5A,5B) 사이에 각각 배치되도록 각 단자 금구(5)를 세팅하고, 한쪽의 끼움판(5B)으로부터 세워 마련된 배럴(6)의 선단을 기판(10)에 마련된 관통 구멍(3)을 통과시켜, 각 단자 금구(5)의 한 쌍의 끼움판(5A,5B)으로 각 단자접속부 쌍(P1~P6)을 각각 끼운 후, 각 단자 금구(5)의 배럴(6)을 스웨이징함으로써, 각 단자접속부 쌍(P1~P6)을 끼우는 한쌍의 끼움판(5A,5B)을 배럴(6)로 기판 양 주면측으로부터 눌러서 고정한다. 그 결과, 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)의 단자접속부 쌍(P6), 및 제3단자접속부(22)와 더미 단자접속부(24)의 단자접속부 쌍(P1~P5)을 포함하는 접속부(20)는, 한쌍의 끼움판(5A 및 5B)으로 끼워진 상태에서, 각 단자 금구(5)에 고정된다.

도 8은 각 단자접속부 쌍(P1~P6)과 각 단자 금구(5)를 접속시킨 후에, 이것을 커넥터 하우징(9)에 수납하는 상태를 나타내는 분해 사시도이다. 커넥터 하우징(9)의 커버(92)의 걸림 구멍(93)이 커넥터 하우징(9)의 걸림 돌기(94)에 걸리면, 단자 금구(5)가 커넥터 하우징(9) 내에 수납된다. 또한 도시는 생략하지만, 커넥터 하우징(9)의 6개의 구멍(95)에는, 도 2에 나타내는 센서회로(110)에 접속된 상대측의 커넥터의 단자 금구가 삽입되고, 이것에 의해 센서전극(26a~26e), 제1가드전극(25) 및 제2가드전극(27)과, 센서회로(110)가 접속된다.

이어서, 제조방법을 설명한다. 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태의 정전 용량 센서(100)는, 유연성이 있는 절연성 기재의 표면에 전극 및 배선이 인쇄법에 의해 형성된, 기판이 멤브렌으로 이루어지는 전극부를 구비한 정전 용량 센서이다.

우선, 기판(10)을 구성하는 절연성 기재를 준비한다. 절연성 기재로서는 유연성이 뛰어난 수지 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면 폴리이미드계 필름, 폴리아미드계의 수지 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 등의 수지 필름을 사용할 수 있다.

다음으로, 절연성 기재의 한쪽 주면에 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하고, 센서전극(26a~26e)과, 접속선(28a~28e)과, 제3단자접속부(22a~22e)와, 제1가드전극(25)과, 접속선(25a)과, 제1단자접속부(21)를 형성한다. 도전성 페이스트로서는 은, 백금, 금, 구리, 니켈 및 팔라듐 등의 금속 분말의 도전성 필러를 바인더 수지 중에 분산시킨 것을 사용할 수 있다. 또한 도전성 페이스트의 인쇄 수법은 한정되지 않고, 공지의 수법을 사용할 수 있다.

이어서, 절연성 기재의 다른 쪽 주면에 도전성 페이스트를 인쇄하고, 제2가드전극(27)과, 접속선(27a)과, 제2단자접속부(23)와, 더미 단자접속부(24)를 형성한다. 인쇄 수법은 센서전극(26) 등과 같은 수법을 사용할 수 있다.

본 실시형태에서는, 더미 단자접속부(24)는, 제2단자접속부(23)와 같은 도전 재료로 형성하므로, 제2단자접속부(23)와 더미 단자접속부(24a~24e)를 한번의 인쇄 공정으로 형성할 수 있다. 이와 같이 제2단자접속부(23)와 더미 단자접속부(24a~24e)를 동시에 형성할 수 있으므로, 더미 단자접속부(24a~24e)를 형성하기 위한 특별한 공정을 필요로 하지 않는다.

마지막으로, 커넥터(200)의 단자 금구(5)에, 서로 대향하는 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23), 마찬가지로 서로 대향하는 제3단자접속부(22a~22e)와 더미 단자접속부(24a~24e)의 단자접속부 쌍을, 각 단자 금구(5)의 한쌍의 끼움판(5A,5B) 사이에 세팅하고, 배럴(6)을 관통 구멍(3)에 삽통시키고 나서 스웨이징한다. 각 단자 금구(5)의 배럴(6)을 각각 스웨이징함으로써, 각 단자 금구의 한쌍의 끼움판(5A,5B)은 서로 대향하는 한쌍의 단자접속부 쌍(P1~P6)을 각각 끼우도록 하여 양 주면으로부터 누른다. 이것에 의해 커넥터(200)가 장착된 전극부(10)를 얻을 수 있고, 이 커넥터(200)를 통해 전극부(10)를 다른 기판상에 있는 센서회로(110)에 접속하여 정전 용량 센서(100)를 구성한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 정전 용량 센서(100)는, 기판(10)의 한쪽 주면에 형성된 제1가드전극(25)의 제1단자접속부(21)와 기판(10)의 다른 쪽 주면에 형성된 제2가드전극(27)의 제2단자접속부(23)를 대향시켜 배치했으므로, 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)를 하나의 단자 금구(5)에 접속할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 따른 정전 용량 센서(100)는, 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)를 대향시켜 배치하고 있으므로, 다른 쪽 주면에 제2가드전극(27)을 형성해도, 제2가드전극(27)의 제2단자접속부(23)를 형성하기 위한 영역을 기판(10)에 새롭게 마련할 필요가 없다. 이 때문에, 단자 금구(5)가 부착되는 접속부(20)의 가로 폭 치수(W)(도 3참조)가 증가하지 않도록 할 수 있고, 접속부(20)의 가로 폭 치수(W)가 작은 정전 용량 센서(100)를 제공할 수 있다. 또한 양 주면에 가드전극(25,27)이 마련된 기판(10)의 접속부(20)에 접속되는 단자 금구(5)의 수와, 한쪽 주면에만 가드전극(25)이 마련된 기판(10)의 접속부(20)에 접속되는 단자 금구(5)의 수가 일치하기 때문에, 이들 접속부(20)에는 사양이 공통되는 커넥터를 부착할 수 있다.

그런데, 본 실시형태와 같이, 헤드레스트(H) 내에 정전 용량 센서(100)를 마련할 경우에는, 전극부(10)를 헤드레스트(H)의 표면을 따르도록 배치하는 동시에, 센서회로(110)를 헤드레스트(H)의 이면측에 배치하기 위해, 헤드레스트(H)의 쿠션재(스폰지)에 관통 구멍을 뚫어, 헤드레스트(H)의 전면측으로부터 이면측에 기판(10)의 접속부(20)가 접속된 커넥터(200)를 통과시킬 필요가 있다. 관통 구멍의 크기는 커넥터(200)의 가로 폭 치수에 따라 정해지기 때문에, 커넥터(200)가 크면 관통 구멍도 커진다. 이 관통 구멍이 크면, 헤드레스트(H)에 접촉한 승무원이 위화감을 느낀다는 문제가 생기기 때문에, 단자 금구(5) 및 커넥터(200)의 소형화가 요망되고 있다.

또한 헤드레스트(H)의 전후 위치를 조정하는 것과 더불어, 상하 위치나 좌우 위치를 조정하는 등의 고성능화가 진행되면, 정전 용량 센서(100)의 센서전극(26)의 수가 증가하는 것이 예상된다. 이 경우에 있어서도, 각 단자접속부에 접속되는 단자 금구(5)의 수의 증가를 억제하여, 커넥터(200)를 소형화하는 요망이 높다.

이러한 소형화의 요망에 대하여, 본 실시형태의 정전 용량 센서(100)는, 기판(10)의 접속부(20)에 있어서 각 단자접속부에 접속되는 단자 금구(5)의 수의 증가를 억제하여, 커넥터(200)의 소형화를 도모할 수 있다.

또한 다른 쪽 주면에 제2가드전극(27)을 마련함으로써, 외부의 도전체의 영향을 배제할 수 있으므로, 접속부(20)의 소형화를 도모하면서 검지 정밀도를 높게 할 수 있다. 본 예와 같이 헤드레스트(H)의 표면에 기판의 주면이 따르도록 하여 정전 용량 센서의 전극부(10)를 마련할 경우에는, 헤드레스트(H)를 지지하는 샤프트 등의 금속 부재의 존재가 검지 정밀도를 저하시킬 우려가 있는데, 다른 쪽 주면에 제2가드전극(27)을 형성함으로써 높은 검지 정밀도를 유지할 수 있다.

또한 본 실시형태와 같이, 복수의 센서전극(26a~26e)을 마련한 경우에도, 복수의 제3단자접속부(22a~22e)와 대향하는 위치에 복수의 더미 단자접속부(24a~24e)가 배치되고, 복수의 단자접속부 쌍(P1~P5)이 형성되어 있기 때문에, 제1단자접속부(21)와 제2단자접속부(23)의 단자접속부 쌍(P6)과 동일 조건으로 각 단자접속부 쌍(P1~P6)을 단자 금구(5)에 의해 일괄적으로 끼울 수 있으므로, 한쌍씩 단자를 끼울 경우에 비해 제조 공정을 간략하게 할 수 있다. 센서전극(26)이 증가하는 등의 사정에 의해 한번에 압착 접속되는 단자수가 많아지면 많아질수록 접속 작업 공정에 드는 노동력을 저감시킬 수 있다. 특히, 단자접속부 쌍(P1~P6)의 높이(H3)가 균등하므로, 끼움판(5A,5B)으로 끼울 때의 누름력도 균등하게 설정하면 되고, 복잡한 제조 조건이 불필요해진다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 제1단자접속부(21) 및 제2단자접속부(23), 제3단자접속부(22) 및 더미 단자접속부(24)를 일괄 조작에 의해 커넥터로 끼울 수 있기 때문에, 단자접속부의 접속 조건을 균등하게 할 수 있다. 그 결과, 단자접속부의 접속 상태의 불균일을 억제하여 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 실시형태와 같이, 기판(10)에 형성된 제1단자접속부(21), 제2단자접속부(23), 제3단자접속부(22), 더미 단자접속부(24)를 끼워 접속시킴으로써, 스루홀 등을 형성하지 않아도 양 주면의 전극을 도통시킬 수 있으므로, 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.

또한 더미 단자접속부(24)의 높이(두께)(H1)와 제2단자접속부(23)의 높이(두께)(H2)가 거의 같아지도록 형성함으로써, 기판(10)의 접속부(20)의 높이(H3)를 균등하게 할 수 있으므로, 단자 금구(5)에 끼워지는 접속부(20)의 높이(H3)를 고르게 할 수 있다. 이것에 의해, 단자 금구(5)에 끼워진 각 단자접속부(21,22,23,24)의 각각에 균등한 누름력을 부여할 수 있으므로, 단자의 접속 상태의 불균일을 억제하여 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 실시형태의 정전 용량 센서(100)가, 유연성이 있는 수지 재료의 표면에 전극 및 배선이 인쇄법에 의해 형성된 기판이 멤브렌으로 이루어지는 전극부를 구비한 정전 용량 센서인 경우는, 기판(10)의 양 주면을 도통시키는 수단으로서의 스루홀을 형성할 수 없는 경우가 있는데, 본 실시형태의 정전 용량 센서(100)에 의하면, 단자 금구(5)에 의해 기판(10)의 양 주면에 형성된 제1단자접속부(21) 및 제2단자접속부(23)를 도통시킬 수 있다.

<제2실시형태>

이하, 제2실시형태에 따른 회로 도통 구조에 대하여 설명한다.

도 9는 본 실시의 형태에 따른 회로기판을 나타내는 도면이다.

도 9(A)는 본 실시의 형태에 따른 회로기판의 표면측을 나타낸 도면이며, 도 9(B)는 본 실시의 형태에 따른 회로기판의 이면측을 나타낸 도면이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 회로기판(10)의 표면에는, 센서전극(26)과, 상기 센서전극(27)의 주위에 배치된 제1가드전극(25)과, 상기 센서전극(26)에 그 일단이 접속된 제3회로(22)와, 상기 제1가드전극(25)에 그 일단이 접속된 제1회로(21)가 형성되어 있다. 또한 회로기판(10)의 이면에는 제2가드전극(27)과, 상기 제2가드전극(27)에 그 일단이 접속된 제2회로(23)가 형성되어 있다.

회로기판(10)은, 예를 들면 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지판으로 이루어지는 절연성 기재에, 구리(Cu)박으로 이루어지는 센서전극(26), 제1가드전극(25), 제2가드전극(27), 및 제1~제3회로(21,22,23)가 형성된 플렉시블 회로기판이다.

회로기판의 표면에 있어서, 제1가드전극(25)에 그 일단이 접속된 제1회로(21)의 타단과, 센서전극(26)에 그 일단이 접속된 제3회로(22)의 타단은 각각 회로기판의 단부(11)로 연장되어 있다.

또한 회로기판의 이면에 있어서, 제2가드전극(27)에 그 일단이 접속된 제2회로(23)의 타단은 회로기판의 단부(11)로 연장되어 있다.

그리고, 회로기판의 단부(11)에 있어서, 상기 제1회로(21)의 회로단과 제2회로(23)의 회로단이 회로기판의 표리가 대향한 위치에 배치되어 있다. 또한 회로기판의 단부(11)에 있어서, 제3회로(22)의 회로단에 대하여 회로기판의 표리가 대향하는 위치에 더미 회로(24)가 마련되어 있다.

다음으로, 각 회로단이 회로기판의 표리가 대향하는 위치에 배치되어 있는 모습을 단면도를 사용하여 설명한다.

도 10은 본 실시의 형태에 따른 회로기판의 A 화살표 방향으로부터 본 확대 단면도이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 회로기판(10)의 단부(11)에 연장되는 제1회로(21)의 단부의 회로기판(10)을 끼운 반대면에, 제2회로(23)의 단부가 연장되어 있고, 제3회로(22)의 단부의 회로기판(10)을 끼운 반대면에 더미 회로(24)가 배치되어 있다.

이것에 의해, 기판의 양면에 마련된 회로를 한번에 접속할 수 있는 양면 접속단자를 사용하여 회로(21)와 회로(23)를 상하로부터 끼워 접속시킴으로써, 한번에 2개의 회로를 접속하는 것이 가능해진다. 또한 마찬가지로 양면 접속단자를 사용하여 회로(22)와 더미 회로(24)를 상하로부터 끼워 접속시키는 것이 가능해진다.

다음으로, 각 회로를 양면 접속단자를 사용하여 접속했을 때의 예를 도면을 사용하여 설명한다. 도 11은 본 실시의 형태에 따른 접속 구조의 개략도이다.

도 11(A)는 본 실시의 형태에 따른 접속 구조가 적용된 회로기판의 표면측을 나타낸 도면이며, 도 11(B)는 본 실시의 형태에 따른 접속 구조가 적용된 회로기판의 이면측을 나타낸 도면이다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 제1~제3회로(21,22,23)는 각각 회로기판(10)의 단부(11)로 연장되고, 양면 접속단자(31,32)에 의해 전선(41,42)과 전기적으로 접속되어 있다.

또한 단부(11), 양면 접속단자(31,32), 및 전선(41,42)의 회로기판(10)측 단부는 핫멜트 몰드(50)에 의해 몰드되어 있다.

본 실시의 형태의 회로기판(10)에 있어서는, 제1가드전극(25)과 접속되어 있는 제1회로(21)의 단부와, 제2가드전극(27)과 접속되어 있는 제2회로(23)의 단부를 양면 접속단자(31)로 상하로부터 끼워 전선(41)과 접속되어 있다.

그리고, 제1 및 제2회로(21,23)와 접속하고 있는 전선(41)에 대하여 가드 전위를 부여함으로써, 제1 및 제2회로(21,23)의 각각에 대하여 전선을 접속하여 가드 전위를 부여할 필요가 없어진다.

또한 제3회로(22)의 단부의 회로기판(10)을 끼운 반대면에 더미 회로(24)를 배치함으로써, 센서전극(26)과 접속되어 있으면서, 회로기판(10)의 이면에 대응하는 회로가 존재하지 않는 제3회로(22)를, 제1회로(21) 및 제2회로(23)의 회로단에서 형성되는 회로단 쌍과 동일 압착 조건으로 양면 접속단자(32)를 사용하여 상하로부터 끼워 전선(42)과 접속하는 것이 가능해진다.

이것에 의해, 예를 들면 양면 접속단자(31과 32)로 이루어지는 양면 접속단자 유닛을 사용함으로써 복수의 회로단 쌍을 한번에 동일 조건으로 압착 접속하는 것이 가능해진다.

이것은, 한번에 압착 접속하는 회로단 쌍의 수가 많아지면 많아질수록 접속 작업 공정 수가 감소하는 효과를 발휘한다.

다음으로, 양면 접속이 필요한 회로단 쌍의 수가 많은 기판에 있어서 상술과 동일한 접속 구조를 적용한 예를 도면을 사용하여 설명한다.

도 12는 다채널의 정전 용량 센서에서의 회로기판을 나타내는 도면이다.

도 12(A)는 다채널의 정전 용량 센서에서의 회로기판의 표면측을 나타낸 도면이며, 도 12(B)는 다채널의 정전 용량 센서에서의 회로기판의 이면측을 나타낸 도면이다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 회로기판(210)의 표면에는, 3개의 센서전극(226a~226c)과, 상기 각 센서전극의 주위에 각각 배치된 3개의 제1가드전극(225a~225c)과, 상기 센서전극에 그 일단이 접속된 3개의 제3회로(222a~222c)와, 상기 제1가드전극에 그 일단이 접속된 3개의 제1회로(221a~221c)가 형성되어 있다. 또한 회로기판(210)의 이면에는, 3개의 제2가드전극(227a~227c)과, 상기 제2가드전극에 그 일단이 접속된 3개의 제2회로(223a~223c)가 형성되어 있다.

회로기판(210)은, 상기의 예와 마찬가지로 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 절연판으로 이루어지는 절연성 기재에, 구리(Cu)박으로 이루어지는 센서전극(26a~26c), 제1가드전극(25a~25c), 제2가드전극(27a~27c), 및 제1~제3회로(221a~221c,222a~222c,223a~223c)를 형성한 플렉시블 회로기판이다.

회로기판의 표면에 있어서, 제1가드전극에 그 일단이 접속된 3개의 제1회로(21a~21c)의 타단과, 센서전극에 그 일단이 접속된 3개의 제3회로(22a~22c)의 타단은 각각 회로기판의 단부로 연장되어 있다.

또한 회로기판의 이면에 있어서, 제2가드전극에 그 일단이 접속된 3개의 제2회로(23a~23c)의 타단은 회로기판의 단부(211)로 연장되어 있다.

그리고, 회로기판의 단부(211)에 있어서, 상기 3개의 제1회로(21a~21c)의 회로단과, 상기 3개의 제2회로(23a~23c)의 회로단이 회로기판의 표리가 대향한 위치에 각각 배치되어 있다. 또한 회로기판의 단부(211)에 있어서, 상기 3개의 제3회로(22a~22c)의 회로단에 대하여 회로기판의 표리가 대향하는 위치에 3개의 더미 회로(24a~24c)가 마련되어 있다.

다음으로, 대응하는 회로단이 회로기판의 표리가 대응하는 위치에 배치되어 있는 모습을 단면도를 사용하여 설명한다.

도 13은 다채널의 정전 용량 센서에서의 회로기판의 B 화살표 방향으로부터 본 확대 단면도이다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 회로기판(210)의 단부(211)에 연장되는 제1회로(221a~21c)의 단부의 회로기판(210)을 끼운 반대면에 제2회로(223a~223c)의 단부가 연장되어 있고, 제3회로(222a~222c)의 단부의 회로기판(210)을 끼운 반대면에 더미 회로(224a~224c)가 배치되어 있다.

이것에 의해, 기판의 양면에 마련된 회로를 한번에 접속하는 양면 접속단자를 사용하여 제1회로(221a~221c)와 제2회로(223a~223c)의 회로단 쌍을 각각 상하로부터 끼워 접속시킴으로써, 한번에 2개의 회로를 접속하는 것이 가능해진다. 또한 마찬가지로, 제3회로(222a~222c)와 더미 회로(224a~224c)의 회로단 쌍을 상하로부터 끼워 접속시키는 것이 가능해진다.

회로기판(210)의 단부(211)에는 6개의 회로단 쌍이 형성되고, 각 회로단 쌍 각각에 양면 접속단자가 부착되는데, 더미 회로(224a~224c)가 없을 경우, 6개의 양면 접속단자 한번에 압착하여 부착하고자 해도, 각 부착부마다 단차가 생겨버리게 되어, 양면 접속단자와 각 회로의 접속의 신뢰성이 손상되게 된다.

그러나 더미 회로(224a~224c)를 마련함으로써 단차가 생기지 않게 되고, 제1회로(221a~221c)의 회로단과 제2회로(223a~223c)의 회로단에서 형성되는 회로단 쌍과 동일 압착 조건으로 압착하는 것이 가능해진다.

또한 상기 실시의 형태는 플렉시블 회로기판을 예로서 설명하는 것인데, 물론 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 절연 필름으로 이루어지는 절연성 기재에, 은 페이스트로 전극이나 회로를 인쇄한 멤브렌에 대해서도 적용이 가능하다.

1000: 헤드레스트 위치조절장치 100: 정전 용량 센서
110: 센서회로 10: 전극부, 기판, 회로기판
11: 단부 20: 접속부
21: 제1단자접속부 221a~221c: 제1회로
23: 제2단자접속부 223a~223c: 제2회로
22, 22a~22e: 제3단자접속부 222a~222c: 제3회로
24, 24a~24e: 더미 단자접속부 224a~224c: 더미 회로
25: 제1가드전극 27: 제2가드전극
26, 26a~26e: 센서전극 28, 28a~28e: 접속선
31, 32: 양면 접속단자 41, 42: 전선
50: 핫멜트 몰드 200: 커넥터
3: 관통 구멍 5: 단자 금구
5A: 상판 5B: 하판
6: 배럴 9: 커넥터 하우징

Claims (6)

1. 기판과,
   상기 기판의 한쪽 주면에 형성되고, 물체와의 사이의 정전 용량을 검지하는 센서전극과,
   상기 기판의 한쪽 주면의 상기 센서전극의 근방에 형성된 제1가드전극과,
   상기 기판의 다른 쪽 주면에 형성된 제2가드전극을 구비하고,
   상기 제1가드전극의 제1단자접속부와 상기 제2가드전극의 제2단자접속부가 대향하는 위치에 마련되어 있고,
   상기 기판의 한쪽 주면에 형성된 상기 센서전극의 제3단자접속부와,
   상기 기판의 다른 쪽 주면의 상기 제3단자접속부와 대향하는 위치에 형성된 더미 단자접속부를 더 가지고,
   상기 더미 단자접속부가 상기 제2단자접속부와 같은 높이인 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서.
2. 삭제
3. 제1항에 기재된 정전 용량 센서에 있어서,
   상기 제1단자접속부와 상기 제2단자접속부의 쌍, 및 상기 제3단자접속부와 상기 더미 단자접속부의 쌍에, 상기 기판을 양 주면측으로부터 끼우는 한쌍의 끼움판을 구비하는 단자 금구(金具)를 각각 부착하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서.
4. 제1항에 기재된 정전 용량 센서에 있어서,
   상기 더미 단자접속부는 상기 제2단자접속부와 같은 도전재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서.
5. 제1항에 기재된 정전 용량 센서에 있어서,
   대향하는 상기 제3단자접속부와 상기 더미 단자접속부의 쌍을 복수 구비하고, 상기 각 쌍이 병렬로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서.
6. 제1항에 있어서,
   멤브렌(membrane)으로 이루어지는 전극부를 구비한 정전 용량 센서인 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서.

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