WO2004019049A1

WO2004019049A1 - 静電容量型加速度センサおよびその製造方法

Info

Publication number: WO2004019049A1
Application number: PCT/JP2003/008507
Authority: WO
Inventors: Kazushi Suzuki; Naohiro Fujinami; Naotaka Fukada
Original assignee: Star Micronics Co., Ltd.
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-03-04
Also published as: JP2004085203A; CN1675556A; AU2003246267A1

Abstract

重錘５０を、上側電極基板３０の中心孔３１に通されてダイヤフラム１０に固定される軸部５２と、上側電極基板３０の外面側に配され、中心孔３１よりも大径の頭部５１とを一体化したキノコ状に形成する。ダイヤフラム１０の両側にスペーサ２０を挟んで上下の電極基板３０，４０をそれぞれ積層した後、重錘５０の軸部５２を上側電極基板３０の中心孔３１に通して軸部５２をダイヤフラム１０に溶接する。これにより、静電容量型加速度センサの検出感度を確保しつつセンサの高さを低減して有効に小型化を図る。

Description

明細書

静電容量型加速度センサおよびその製造方法

技術分野

本発明は、静電容量型加速度センサぉよびその製造方法に関する。

背景技術

加速度センサは、様々な機械産業の分野で物理量の検出装置として広く利用されており、また、デジタル機器用の入力装置としても利用されている。加速度センサは、検出方向によって 1軸型や 3軸型等に分けられ、検出の形式としては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型等が挙げられる。本発明に係る静電容量型加速度センサとしては、変位電極を有するか、あるいは自身が金属製で共通電極とされたダイャフラムの片面に重錘を接合し、ダイャフラムの両側に、電極スペースを確保するスぺーサを介して静電容量検出用の電極基板を積層した構成のものがある。その作用は、加速度を受けた重錘に生じた慣性力によつてダイヤフラムが歪み、これによつてダイヤフラムと電極基板間の静電容量が変化するので、その静電容量の変化に基づき、例えば 3軸方向の加速度が検出される。このような静電容量型加速度センサは、特開 2 0 0 0— 2 4 9 6 0 9 等で公知である。

加速度センサを構成する重綞は、重さやモーメント等の因子によって検出感度に大きく影響するが、センサの高さにも影響するものである。すなわち、重錘の軸長が長いとセンサの高さが増す。軸長を長くすることは、モーメントの増大に伴う検出感度の向上につながる点で好ましいものの、反面、センサが高くなって小型化の要求に応え難くなるといつた問題が生じる。

発明の開示

本発明は、検出感度を確保しつつセンサの高さを低減して有効に小型化が図られる静電容量型加速度センサおよびその製造方法を提供する。

本発明の静電容量型加速度センサは、ダイヤフラムの両側にスぺーサを挟んで静電容量検出用の電極基板がそれぞれ積層され、ダイヤフラムの片面に、該片面に対向する一方の電極基板に形成した揷通孔に通した重錘が固定された静電容量型カ卩速度センサにおいて、重錘を、一方の電極基板の揷通孔に通されてダイヤフラムに固定される軸部と、一方の電極基板の外面側に配され、揷通孔よりも大径の頭部とを備えたものとしたことを特徴としている。

本発明に係る重錘は、軸部と頭部とを備え、軸部が一方の電極基板の揷通孔に通されてダイヤフラムに固定され、頭部は、揷通孔よりも大径であることから軸部よりも大径で、一方の電極基板の外面側に配される。頭部が扁平状とされることにより、単なる円柱状の重錘と比較すると、同じ重さでは高さが格段に低減したものとなり、したがって、検出感度が確保され、かつセンサ自体の高さが抑えられるので小型化が図られる。

本発明の重錘は、頭部におけるダイヤフラムへの対向部分が、軸部側の内周部から外周部に向かうにしたがってダイヤフラムから離間するテーパ状に形成されている形態を含む。この形態では、重錘が加速度を受けてダイヤフラムが変形し、これに伴って重錘が傾動した際、ダイヤフラムへの頭部の干渉を効果的に防止することができる。 .

また、軸部と頭部とを別体とし、製造工程の途中か、あるいは最終段階で両者を固定したものとする形態も挙げられる。この場合、頭部を軸部より重くすることにより、モーメントを増大させて検出感度の向上を図ることができる。このようにしてモーメントを増大させるには、同じ材質の場合は頭部の体積を軸部よりも大きくする手法の他に、両者の材質を異なるものとし、頭部の材質を軸部の材質よりも比重が重いものとする手法が挙げられる。例えば軸部を樹脂、頭部を金属製としたり、同じ金属製でも、軸部をステンレス、頭部を真鍮としたりすることにより、頭部を軸部よりも重くすることができる。

次に、本発明の静電容量型加速度センサの製造方法は、ダイヤフラムの両側にスぺーサを挟んで静電容量検出用の電極基板がそれぞれ積層され、ダイヤフラムの片面に、該片面に対向する一方の電極基板に形成した揷通孔に通した重錘が固定された静電容量型加速度センサを製造する方法であって、重錘は、挿通孔に通されてダイヤフラムに固定される軸部と、一方の電極基板の外面側に配され、揷通孔よりも大径の頭部とを備えており、この重錘をダイヤフラムに固定するにあたり、一方の電極基板の挿通孔に軸部を通して該軸部をダイヤフラムに固定することを特徴としている。

本発明の構成からなる加速度センサ、すなわち、ダイヤフラムの片面に重錘が固定され、ダイヤフラムの両側に、スぺーサを介して電極基板が積層された構成の加速度センサを組み立てるには、ダイヤフラムに重錘を接合した後、ダィャフラムの両側にスぺーサおよぴ電極基板を積層するといつた手順が従来採られていた。このような手順によると、重錘側の電極基板を積層させるには、先に重錘がダイヤフラムに固定されるので、重錘を通す揷通孔を電極基板に形成しておき、この揷通孔に重錘を通して積層することになる。ところ力本発明の重錘のように、軸部と、この軸部よりも大径の頭部を備えたものの場合には、揷通孔は頭部よりも大径とする必要が生じる。このため、その揷通孔が形成される電極基板の検出電極の面積は自ずと小さくなり、これに伴って検出感度の低下を招くといった課題が生じる。

そこで、本発明の製造方法のように、重錘をダイヤフラムに固定するにあたり、一方の電極基板の揷通孔に軸部を通し、この軸部をダイヤフラムに固定すれば、揷通孔の径を軸部が挿通可能な寸法にとどめることができる。このため、重錘を通す揷通孔を頭部が通る大きさに拡大させる必要がなく、その結果、電極基板の検出電極の面積を確保することができ、もって検出感度を確保することができる。

上記本発明の製造方法の具体例としては、一方の電極基板の揷通孔に軸部を通した後、この一方の電極基板に、スぺーサ、ダイヤフラム、スぺーサ、他方の電極基板をこの順に積層させるといった工程によるものが挙げられる。

また、別の具体例としては、ダイヤフラムの両側にスぺーサを挾んで電極基板をそれぞれ積層した後、重錘の軸部を一方の電極基板の揷通孔に通し、この軸部をダイヤフラムに固定するといつた工程によるものが挙げられる。この製造方法の場合、ダイヤフラムの重錘が固定されない面に対向する他方の電極基板におけるダイヤフラムに対応する部分に、重錘固定用の作業用孔を形成し、この作業用孔を利用して重錘の軸部をダイヤフラムに固定するようにすれば、軸部をダイヤフラムに固定し易いので好ましい。なお、ダイヤフラムへの軸部の固定手段としては、両者の材質にもよるが、溶接、接着、溶着等が挙げられる。

また、本発明の製造方法は、重錘を構成する上記軸部および頭部を別体とし、この重錘をダイヤフラムに固定するにあたり、はじめに軸部をダイヤフラムに固定し、次いでダイヤフラムの両側にスぺーサを挟んで電極基板をそれぞれ積層し、この後、頭部を軸部に固定することを特徴としている。この製造方法によっても上記製造方法と同様の作用効果を得ることができる。

上記いずれの製造方法において、ダイヤフラムに対する重錘の軸部の固定部分に凸部を形成し、一方、この凸部が嵌合する位置決め用の嵌合孔をダイヤフラムに形成し、軸部をダイヤフラムに固定する際に凸部を嵌合孔に嵌合させるようにすれば、ダイヤフラムに対して重錘を容易に位置決めすることができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態に係る加速度センサに回路基板が接続された状態の裏面図である。

図 2は図 1の II一 II断面図である。

図 3は第 1実施形態に係るダイヤフラムの平面図である。

図 4は第 1実施形態に係るスぺーサの平面図である。

図 5 A及ぴ図 5 Bは第 1実施形態に係る上側電極基板の内面図、外面図である。

図 6 A及ぴ図 6 Bは第 1実施形態に係る下側電極基板の内面図、外面図である。

図 7は第 1実施形態に係る重錘の一部断面側面図である。

図 8は第 1実施形態に係るカシメピンの一部断面側面図である。

図 9 A〜図 9 Fは第 1実施形態に係る加速度センサの検出ュ-ットの組立ェ程を順に示す図である。

図 1 0 A〜図 1 0 Fは本発明の第 2実施形態に係る加速度セ.ンサの検出ュニットの組立工程を順に示す図である。

図 1 1八〜図1 1 Eは本発明の第 3実施形態に係る加速度センサの検出ュニットの組立工程を順に示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

( 1 ) 第 1実施形態

図 1は一実施形態に係る静電容量型加速度センサ 1に回路基板 2が接続された状態の裏面図、図 2は図 1の II一 II断面図である。本実施形態の加速度センサ 1は、 X Y Zの 3方向の加速度を検出する 3軸型であって、図 2に示すように、ダイヤフラム 1 0と、このダイヤフラム 1 0の両面に積層されるスぺーサ 2 0 , 2 0および電極基板 3 0， 4 0と、ダイヤフラム 1 0に接合される重錘 5 0とを備えている。これら部品が加速度検出のための主要部品であり、検出ユニット 1 Aを構成している。なお、以下の説明では、図 2に示す配置に基づき電極基板 3 0 , 4 0を必要に応じて上側電極基板 3 0、下側電極基板 4 0と称する。

ダイヤフラム 1 0は、ステンレス等の導電性を有し、かつ弾性変形可能な金属製薄板からなる単一の共通電極を兼ねるもので、図 3に示すように略正方形状に形成されている。ダイヤフラム 1 0の中心には、重錘 5 0の位置決め用としてダボ孔（嵌合孔） 1 1が形成されている。当該加速度センサ 1では、ダイャフラム 1 0の面方向が X Y平面とされ、ダイヤフラム 1 0の面方向に直交して重錘 5 0の中心を通る軸が Z軸とされる。ダイヤフラム 1 0の外周部には、複数の円弧状スリット 1 2が点対称的に形成されている。スリット 1 2の最外周部分より内側が弾性変形部分として構成され、この弾性変形部分の中心にダィャフラム 1 0が接合される。また、一対の対角部の近傍には、円形の位置決め孔 1 3が形成されている。さらに、四隅の角部近傍の所定箇所には、円形のピン孔 1 4が形成されており、これらピン孔 1 4のうちの幾つかは、スリット 1 2の最外周部分に連通している。

スぺーサ ₂ 0もステンレス等の金属製薄板からなるもので、図 4に示すように、外形が正方形状で、内側の孔 2 1が略円形の枠状薄板である。このスぺーサ 2 0はダイヤフラム 1 0の両面に積層され、スぺーサ 2 0には、その積層状態でダイヤフラム 1 0の位置決め孔 1 3およびピン孔 1 4と同心状に一致する円形の位置決め孔 2 3およびピン孔 2 4が形成されている。

各電極基板 3 0 , 4 0は絶縁性材料により正方形状に形成されたもので、十分な剛性を有しており、中心にはそれぞれ円形の中心孔 3 1 , 4 1が形成されている。上側電極基板 3 0の中心孔 3 1は後述する重錘 5 0の軸部 5 2を通すための孔であり、その孔径は重錘 5 0の傾動を制限するような径に設定されている。一方、下側電極基板 4 0の中心孔 4 1は重錘 5 0をダイヤフラム 1 0に溶接する際に利用する作業用孔である。これら電極基板 3 0， 4 0はスぺーサ 2 0を挟んでダイヤフラム 1 0の両側にそれぞれ積層されている。図 5 A, 図 5 Bは上側電極基板 3 0の内面（ダイヤフラム 1 0への対向面）および外面をそれぞれ示しており、図 6 A, 図 6 Bは下側電極基板 4 0の内面および外面をそれぞれ示している。

図 5 Aに示すように、上側電極基板 3 0の内面には、点対称的にパターン化された検出電極 3 2が形成されている。検出電極 3 2は、 X方向の変位を検出する X方向検出電極、 Y方向への変位を検出する Y方向検出電極、 Z方向への変位を検出する Z方向検出電極に分けられる。一方、図 5 Bに示すように、外面には、検出電極 3 2に対応して適宜な形状にパターン化された複数の配線電極 3 3が形成されている。配線電極 3 3としては、内面の X方向検出電極、 Y 方向検出電極、 Z方向検出電極に対応するものの他に、接地用の電極が形成されている。また、図 6 A, 図 6 Bに示すように、下側電極基板 4 0の内面および外面にも、同様にして、複数の検出電極 4 2および複数の配線電極 4 3が形成されている。いずれの電極基板 3 0 , 4 0においても、対応する検出電極と配線電極（検出電極 3 2と配線電極 3 3、検出電極 4 2と配線電極 4 3 ) とは、それぞれスルーホール導通路 3 4 , 4 4によって導通されている。

各電極基板 3 0 , 4 0には、ダイヤフラム 1 0に積層された状態でダイヤフラム 1 0およびスぺーサ 2 0の位置決め孔 1 3 , 2 3およびピン孔 1 4 , 2 4 と同心状に一致するピン孔 3 5， 4 5がそれぞれ形成されている。そして、各電極基板 30, 40の外面におけるピン孔 3 5, 45の周囲には、配線電極 3 3, 43のパターンの一部として環状の端子 3 3 a， 4 3 aがそれぞれ形成されている。ピン孔 3 5, 45の径は、上記位置決め孔 1 3， 2 3の径と同じに設定されている。なお、これら端子 3 3 a, 4 3 aおよび各電極 3 2, 3 3, 42, .43は、例えば銅箔のエッチング処理で形成されている。

重錘 50はステンレス等の金属製であり、図 7に示すように、円盤状の頭部 5 1と、この頭部 5 1の片面の中心から直交して延びる円柱状の軸部 5 2とが —体化された略キノコ型を呈している。頭部 5 1の軸部 5 2側はテーパ状に形成され、このテーパ部 5 1 aの厚さは、頭部 5 1全体の厚さの約 1/2とされている。軸部 5 2の先端には、ダイヤフラム 1 0のダボ孔 1 1に嵌合されるダボ（凸部） 5 2 bが形成されている。軸部 5 2の直径は電極基板 30, 40の中心孔 3 1, 4 1の径ょりも小さく、頭部 5 1の直径は中心孔 3 1 , 4 1の径よりも十分大きい寸法を有している。

上記のダイヤフラム 1 0、 2つのスぺーサ 2 0および 2つの電極基板 30, 40は、図 2に示すように積層され、導電性を有するカシメピン 60によって互いに固定されている。カシメピン 6 0は図 8に示すように、鍔部 6 1の両側に長ピン部 6 2と短ピン部（延長部） 6 3が形成されたもので、長ピン部 6 2 の先端部は円筒状に形成され、ここが力シメ部 6 2 aとされている。各ピン部 6 2， 6 3の外径は同一で、ダイヤフラム 1 0およぴスぺーサ 20の位置決め孔 1 3 , 2 3、および各電極基板 30， 40のピン孔 3 5， 45にほぼ隙間なく嵌合する寸法に設定されている。

次に、ダイヤフラム 1 0、 2つのスぺーサ 20および電極基板 30, 40を積層してこれらをカシメピン 6 0を用いて固定し、さらにダイヤフラム 1 0に重錘 50を接合して検出ュニット 1 Aを得る工程を、図 9 A〜図 9 Fを参照して説明する。

まず、内面を上に向けた上側電極基板 30の上にスぺーサ 20を重ね、スぺーサ 20の上にダイヤフラム 10を重ねる（図 9A〜図 9 C)。次に、ダイヤフラム 10の上にスぺーサ 20を重ね、スぺーサ 20の上に内面を下に向けた下側電極基板 40を重ねる（図 9D〜図 9 E)。ダイヤフラム 10およぴスぺーサ 20の位置決め孔 1 3, 23に対応する対角 2箇所の下側電極基板 40のピン孔 45に、カシメピン 60の長ピン部 62を挿入し、鍔部 6 1が下側電極基板 40の外面に当たるまで、長ピン部 62をスぺーサ 20、ダイヤフラム 10、スぺーサ 20の各位置決め孔 1 3， 23， 1 3、上側電極基板 30のピン孔 3 5に通す。このように 2本のカシメピン 60を対角部分に貫通させることにより、ダイヤフラム 10、 2つのスぺーサ 20およぴ電極基板 30, 40が互いに位置決めされた積層体となる。なお、この工程では、まず上側電極基板 30 のピン孔 35にカシメピン 60を通しておき、その後スぺーサ 20等を順に貫通させて積層体を組み立てるようにしてもよい。

次に、図 2に示すように、上記積層体に貫通させた 2本のカシメピン 60の鍔部 61を下側電極基板 40の外面に当てた状態を保持し、上側電極基板 30 の外面から突出した力シメ部 62 aを潰して広げ、カシメピン 60により積層体をかしめて固定する。続いて、下側電極基板 40の残りのピン孔 45から、一致して 1つの孔を形成している状態のスぺーサ 20、ダイヤフラム 10、スぺーサ 20の位置決め孔 23， 13, 23、上側電極基板 30のピン孔 35に対し同様にカシメピン 60を挿入してかしめる。次に、図 2に示すように、潰した力シメ部 62 aと上側電極基板 30の端子 33 a、鍔部 61と下側電極基板 40の端子 43 aをそれぞれ半田付けし、ダイヤフラム 10、 2つのスぺーサ 20および各電極基板 30. 40からなる積層体を完全に固定する。次に、軸部 5 2を上に向けて重錘 5 0を置き、軸部 5 2を上側電極基板 3 0 の中心孔 3 1に通してダボ 5 2 bをダボ孔 1 1に嵌合させる。これによつてダ

. 0の中心に重錘 5 0が位置決めされる。そして、下側電極基板 4 0の中心孔 4 1を利用してダボ 5 2 bをダイヤフラム 1 0に溶接する（図 9 F )。以上により、検出ユニット 1 Aの組み立てが完了し、電極基板 3 0 , 4 0の互いに対応する端子 3 3 a , 4 3 aどうしは、カシメピン 6 0によって導通が確保される。次に、図 2に示すように、上側電極基板 3 0の上に枠状のガイド 7 0を挟んでカバー 8 0を重錘 5 0側から被せ、カバー 8 0の爪 8 1を折り曲げて下側電極基板 4 0の外面に係合させ、加速度センサ 1を得る。

前述したように、本実施形態の加速度センサ 1には回路基板 2が接続されている。この回路基板 2は、例えば検出電極 3 2， 4 2が発生した電荷を電圧に変換して演算し増幅させるもので、図 1およぴ図 2に示すように、加速度センサ 1の下側電極基板 4 0側に積層される。回路基板 2は、各電極基板 3 0 , 4 0とほぼ同寸法の矩形状に形成されたもので、下側電極基板 4 0に面する内面には I Cチップ 9 0が実装されている。また、内面には、 X , Υ , Z方向の加速度の検出電流を出力するための図示せぬ出力端子、電源用おょぴ接地用の端子が形成されており、これら端子に、外面側からピン孔 9 1に揷入されてかしめられ、さらにはんだ付けされた端子ピン 9 2が接続されている。また、回路基板 2の上記カシメピン 6 0に対応する部分にはピン孔 9 3が形成され、外面のピン孔 9 3の周囲には、図 1に示すように下側電極基板 4 0の外面側の各端子 4 3 aに対応する入力端子 9 4が形成されている。

回路基板 2は、図 2に示すように、 I Cチップ 9 0が実装された内面側を下側電極基板 4 0に向け、各電極基板 3 0， 4 0の各端子 3 3 a， 4 3 aに接続されたカシメピン 6 0の短ピン部 6 3をピン孔 9 3に揷入し、内面に鍔部 6 1 を当てた状態を保持して短ピン部 6 3を入力端子 9 4に半田付けすることにより、加速度センサ 1に積層した状態で接続されている。

以上が本実施形態の加速度センサ 1の構成であり、この加速度センサ 1によれば、加速度を受けた重錘 5 0に生じた慣性力によってダイヤフラム 1 0が弾性的に歪み、これによつてダイヤフラム 1 0と、上側電極基板 3 0およぴ下側電極基板 4 0との間隔が変化する。この変化によって発生する静電容量の増減力検出電極 3 2 , 4 2が発生する電荷の変化として検出され、その電荷に基づく三軸方向の加速度が検出される。

ダイヤフラム 1 0と各電極基板 3 0 , 4 0との間には、スぺーサ 2 0によつてダイヤフラム 1 0の弾性変形を許容する電極スペースが確保されている。また、加速度を受けた重錘 5 0はダイヤフラム 1 0の弹性変形によって傾動するが、テーパ部 5 1 aが形成されていることにより、上側電極基板 3 0に対する干渉が効果的に防止される。また、重錘 5 0の傾動は、軸部 5 2が中心孔 3 1 に干渉することによりその範囲が制限されるため、許容値を超えるような大きな加速度が加わった場合にも、重錘 5 0やダイヤフラム 1 0等を破損することはない。

上記実施形態の加速度センサ 1によれば、重錘 5 0力上側電極基板 3 0の中心孔 3 1に通されてダイヤフラム 1 0に固定された軸部 5 2と、軸部 5 2に —体ィヒされて上側電極基板 3 0の外面側に配される頭部 5 1とからなるキノコ状に形成されたものである。この重錘 5 0の頭部 5 1が円盤状に形成されていることにより、単なる円柱状の重錘と比較すると、同じ重さでは高さが格段に低減したものとなる。したがって、検出感度が確保され、かつ加速度センサ 1 自体の高さが抑えられるので小型化が図られる。なお、上記実施形態では重錘 5 0の頭部 5 1にテーパ部 5 1 aを形成しているが、頭部 5 1が扁平状であればこのテーパ部 5 1 aは必ずしも必要ではなく、例えば単なる円盤形状であつても良い。

また、図 9 A〜図 9 Fに示した検出ユニット 1 Aの組立方法によれば、ダイャフラム 1 0、 2つのスぺーサ 2 0および電極基板 3 0， 4 0を積層してこれらをカシメピン 6 0を用いて固定した後、重錘 5 0の軸部 5 2をダイヤフラム 1 0に溶接することにより、重錘 5 0をダイヤフラム 1 0に接合している。このように、最終段階で重錘 5 0の軸部 5 2を上側電極基板 3 0の中心孔 3 1に通してダイヤフラム 1 0に接合することにより、上側電極基板 3 0の中心孔 3 1の径を軸部 5 2が揷通可能な寸法にとどめることができる。このため、重錘 5 0を通すための中心孔 3 1を頭部 5 1が通る大きさに拡大させる必要がない。その結果、各電極基板 3 0， 4 0の検出電極 3 2 , 4 2の面積を確保することができ、もって検出感度を確保することができる。

( 2 ) 第 2実施形態

図 1 O A〜図 1 O Fは、本発明の第 2実施形態として、上記検出ユニット 1 Aの組立工程の他の例を示している。この場合まず、軸部 5 2を上に向けて設置した重錘 5 0の軸部 5 2に、内面を上に向けた上側電極基板 3 0の中心孔 3 1を通し、上側電極基板 3 0の上にスぺーサ 2 0を重ねる（図 1 0 A〜図 1 0 C)。次に、スぺーサ 2 0の上にダイヤフラム 1 0を重ね、重錘 5 0の軸部 5 2をダイヤフラム 1 0の中心に溶接する（図 1 0 D)。次に、ダイヤフラム 1 0 の上にスぺーサ 2 0を重ね、スぺーサ 2 0の上に内面を下に向けた下側電極基板 4 0を重ねる（図 1 0 E〜図 1 0 F )。この後、上記実施形態と同様にして力シメピン 6 0によりダイヤフラム 1 0、スぺーサ 2 0および電極基板 3 0 , 4 0の位置決め、固定ならびに端子接続を行って検出ユニット 1 Aを得る。この第 2実施形態では、下側電極基板 4 0を固定する前に重錘 5 0 1 0に接合するので、下側電極基板 4 0には特に上記中心孔 4 1を形成する必要がないものとしている。

( 3 ) 第 3実施形態 ^:

図 1 1 A〜図 1 1 Eは、本発明の第 3実施形態として、重錘 5 0の頭部 5 1 と軸部 5 2とを別体にした例を示すとともに、さらにこの構成に応じた検出ュニット 1 Aの組立工程を示している。重錘 5 0の軸部 5 2には最終的に頭部 5 1が固定されるが、その頭部 5 1が固定される側の端面（図 1 1八〜図1 1 E で不面）の中心にはダボ 5 2 cが形成されている。一方、頭部 5 1の中心にはダボ 5 2 cが嵌合するダボ孔 5 1 cが形成されている。

検出ユニット 1 Aを組み立てるには、まず、ダボ 5 2 cを下に向けた軸部 5 2の上面に、ダイヤフラム 1 0の中心を溶接する（図 1 1 A〜図 1 1 B )。次に、ダイヤフラム 1 0の両面にスぺーサ 2 0をそれぞれ重ねてから、下側のスぺーサ 2 0に、内面を上に向けた上側電極基板 3 0を中心孔 3 1に軸部 5 2を通して重ね、上側のスぺーサ 2 0に、内面を下に向けた下側電極基板 4 0を重ねる (図 1 1じ〜図1 1 D)。次に、上記実施形態と同様にしてカシメピン 6 0によりダイヤフラム 1 0、スぺーサ 2 0および電極基板 3 0， 4 0の位置決め、固定ならびに端子接続を行う。この後、テーパ部 5 1 aを上に向けた頭部 5 1のダボ孔 5 1 cを軸部 5 2のダボ 5 2 cに嵌合し、ダボ 5 2 cを頭部 5 1に溶接する（図 1 1 E )。これによつて検出ユニット 1 Aを得る。この第 3実施形態にあっても、下側電極基板 4 0を固定する前に重錘 5 0の軸部 5 2をダイヤフラム 1 0に接合するので、下側電極基板 4 0には特に上記中心孔 4 1を形成する必要がないものとしている。

上記第 2および第 3実施形態による検出ュニット 1 Aの組立方法においても、重錘 5 0の軸部 5 2を上側電極基板 3 0の中心孔 3 1に通 0に接合する手法を採っており、このため、第.1実施形態と同様の効果、すなわち、中心孔 3 1を拡大させる必要がないことによる検出感度の確保、ならびに重錘 5 0の高さ低減による小型ィ匕といった効果を得ることができる。

また、特に第 3実施形態のように、頭部 5 1と軸部 5 2とを別体とする構成では、頭部 5 1を軸部 5 2より重くすることにより、モーメントを増大させて検出感度の向上を図ることができる。そのためには、同じ材質の場合は頭部 5 1の体積を軸部 5 2よりも大きくするか、あるいは、両者の材質を異ならせて頭部 5 1の材質を軸部 5 2の材質よりも比重が重いものとすればよい。例えば頭部 5 1を金属製、軸部 5 2を樹脂としたり、同じ金属製でも、頭部 5 1を真鍮、軸部 5 2をステンレスとしたりする手段が挙げられる。

発明の効果

以上説明したように、本発明によれば、重錘を、一方の電極基板の揷通孔に通されてダイヤフラムに固定される軸部と、一方の電極基板の外面側に配され、揷通孔よりも大径の頭部とを備えた構成とすることにより、この重錘の高さ、すなわち軸長を格段に低減することができ、このため、検出感度を確保しつつセンサの高さを低減して有効に小型化が図られるといった効果を奏する。

Claims

請求の範囲

1、ダイヤフラムの両側にスぺーサを挟んで静電容量検出用の電極基板がそれぞれ積層され、ダイヤフラムの片面に、該片面に対向する一方の電極基板に形成した揷通孔に通した重錘が固定された静電容量型加速度センサにおいて、前記重錘は、前記揷通孔に通されて前記ダイヤフラムに固定される軸部と、前記一方の電極基板の外面側に配され、揷通孔よりも大径の頭部とを備えていることを特徴とする静電容量型加速度センサ。

2、前記重錘の前記頭部における前記ダイヤフラムへの対向部分が、前記軸部側の内周部から外周部に向かうにしたがってダイヤフラムから離間するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の静電容量型加速度センサ。

3、前記重錘の前記軸部と前記頭部が別体であり、両者が固定されていることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載の静電容量型加速度センサ。

4、ダイヤフラムの両側にスぺーサを挟んで静電容量検出用の電極基板がそれぞれ積層され、ダイヤフラムの片面に、該片面に対向する一方の電極基板に形成した揷通孔に通した重錘が固定された静電容量型加速度センサの製造方法であって、

前記重錘は、前記揷通孔に通されて前記ダイャフラムに固定される軸部と、前記一方の電極基板の外面側に配され、揷通孔よりも大径の頭部とを備えており、

この重錘を前記ダイャフラムに固定するにあたり、前記一方の電極基板の前記揷通孔に前記軸部を通して該軸部をダイヤフラムに固定することを特徴とする静電容量型加速度センサの製造方法。

5、前記一方の電極基板の前記揷通孔に前記軸部を通した後、一方の電極基板に、前記スぺーサ、前記ダイヤフラム、前記スぺーサ、他方の電極基板をこの順に積層させることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の静電容量型加速度センサの製造方法。

6、前記ダイヤフラムの両側に前記スぺーサを挟んで前記電極基板をそれぞれ積層した後、前記重錘の前記軸部を前記一方の電極基板の前記揷通孔に通して該軸部をダイヤフラムに固定することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の静電容量型加速度センサの製造方法。

7、前記ダイヤフラムの前記重錘が固定されない面に対向する他方の電極基板におけるダイヤフラムに対応する部分に、重錘固定用の作業用孔を形成し、この作業用孔を利用して前記軸部をダイヤフラムに固定することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の静電容量型加速度センサの製造方法。

8、ダイヤフラムの両側にスぺーサを挟んで静電容量検出用の電極基板がそれぞれ積層され、ダイヤフラムの片面に、該片面に対向する一方の電極基板に形成した揷通孔に通した重錘が固定された静電容量型加速度センサの製造方法であって、，

前記重錘は、前記揷通孔に通されて前記ダイャフラムに固定される軸部と、前記一方の電極基板の外面側に配され、揷通孔よりも大径の頭部とが別体とされたものであり、

前記重錘を前記ダイヤフラムに固定するにあたり、はじめに前記軸部をダイャフラムに固定し、次いでダイヤフラムの両側に前記スぺーサを挟んで前記電極基板をそれぞれ積層し、この後、前記頭部を軸部に固定することを特徴とする静電容量型加速度センサの製造方法。

9、前記ダイヤフラムに対する前記軸部の固定部分に凸部を形成し、一方、この凸部が嵌合する位置決め用の嵌合孔をダイヤフラムに形成し、軸部をダイャフラムに固定する際に凸部を嵌合孔に嵌合させることを特徴とする請求の範囲第 4項〜第 8項のいずれかに記載の静電容量型加速度センサの製造方法。