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專(zhuān)利名稱(chēng)：振動(dòng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電容型振動(dòng)傳感器，特別是涉及可將固定電極和與上述固定電極相對(duì)地配置的振動(dòng)電極之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出的振動(dòng)傳感器。
背景技術(shù)：
用于步數(shù)計(jì)、微型振動(dòng)計(jì)、精密設(shè)備用振動(dòng)傳感器、防相機(jī)抖動(dòng)功能用振動(dòng)傳感器等的靜電容型振動(dòng)傳感器，以往用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚苯硫醚(PPS)等膜構(gòu)成振動(dòng)電極，同時(shí)為了獲得更大振幅的信號(hào)，在膜中央部設(shè)置了重物(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
另外，在其它傳統(tǒng)技術(shù)中提出了在板構(gòu)件上設(shè)置狹縫，形成振動(dòng)變位的振動(dòng)膜部，同時(shí)在該振動(dòng)膜部加設(shè)重物的振動(dòng)傳感器(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。還有，該振動(dòng)傳感器的狹縫由環(huán)狀形成的狹縫和從中心點(diǎn)向外方放射狀的狹縫構(gòu)成。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)昭59-79700號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)平9-49856號(hào)公報(bào)發(fā)明的公開(kāi)但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的振動(dòng)傳感器采用振動(dòng)電極上設(shè)置重物的結(jié)構(gòu)，因此需要設(shè)置重物的空間，使振動(dòng)傳感器的薄型化困難。另外，因該重物而在振動(dòng)傳感器掉下時(shí)或從外部受強(qiáng)烈沖擊時(shí)，使振動(dòng)電極變形或損壞等，存在得不到輸出信號(hào)或變小等缺點(diǎn)。
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題構(gòu)思而成，其目的在于實(shí)現(xiàn)檢出微小振動(dòng)的靜電容型振動(dòng)傳感器中，更加薄型且耐沖擊性?xún)?yōu)秀的振動(dòng)傳感器。
為達(dá)成此目的，本發(fā)明的振動(dòng)傳感器的特征結(jié)構(gòu)在于可將固定電極和與所述固定電極相對(duì)地配置的振動(dòng)電極之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出，其中，所述振動(dòng)電極在同一板構(gòu)件設(shè)置狹縫，并形成僅以自重而振動(dòng)變位的中央側(cè)的振動(dòng)膜部、位于周邊側(cè)的固定部以及連接所述振動(dòng)膜部和所述固定部的彈性支持部。
依據(jù)本特征結(jié)構(gòu)，通過(guò)在振動(dòng)電極上設(shè)置狹縫使形成的彈性支持部具有彈簧功能，并使中央側(cè)的振動(dòng)膜部?jī)H以自重而振動(dòng)變位地構(gòu)成，因此不設(shè)重物也能得到所需振幅。另外，由于來(lái)自外部的沖擊被彈簧結(jié)構(gòu)的彈性支持部所吸收，也可提高耐沖擊性。特別是，對(duì)于振動(dòng)電極圓周方向沖擊，振動(dòng)電極的狹縫可起到緩沖材料的作用并可緩和沖擊。結(jié)果，不需要設(shè)置重物的空間，能夠得到更加薄型且耐沖擊性?xún)?yōu)秀的振動(dòng)傳感器。
本發(fā)明的振動(dòng)傳感器另一特征結(jié)構(gòu)在于所述板構(gòu)件由不銹鋼、鎢、Ti-Cu合金、Be-Cu合金中的任一種構(gòu)成。
即，依據(jù)本特征結(jié)構(gòu)，取代傳統(tǒng)的PET或PPS而使用比重7.8的不銹鋼(SUS304)或比重16的鎢等比重大且彎曲強(qiáng)度強(qiáng)的材料，僅用振動(dòng)膜部的自重就可得到所需振幅，且能夠提高耐沖擊性。因而，通過(guò)本特征結(jié)構(gòu)，可得到良好的輸出信號(hào)，同時(shí)能得到耐沖擊性?xún)?yōu)秀的振動(dòng)傳感器實(shí)用上的實(shí)施例。
還有，另一特征結(jié)構(gòu)在于所述板構(gòu)件具有30μm到50μm的板厚。
依據(jù)本特征結(jié)構(gòu)，將板厚設(shè)成比傳統(tǒng)的振動(dòng)電極(振動(dòng)膜)膜厚(例如，3μm到4μm左右)厚，因此能提高板構(gòu)件的彎曲強(qiáng)度、耐沖擊度。另外，即便不設(shè)重物，也能將振動(dòng)膜部重量設(shè)成可得良好輸出信號(hào)的重量。
另外，另一特征結(jié)構(gòu)在于所述振動(dòng)膜部形成為圓形，所述彈性支持部形成為其一端側(cè)與所述振動(dòng)膜部連接且另一端側(cè)與所述固定部連接的圓弧狀細(xì)條，并沿著所述振動(dòng)膜部外周等間隔配置多個(gè)。
即，通過(guò)本特征結(jié)構(gòu)，用圓弧狀細(xì)條構(gòu)成可彈性變形的彈簧構(gòu)件，因此能以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)形成彈性支持部，可使振動(dòng)電極的制作容易。
另外，將圓弧狀細(xì)條(彈簧構(gòu)件)在振動(dòng)膜部外周等間隔地配置，因此對(duì)彈性支持部均等加負(fù)荷，使振動(dòng)膜部在平行狀態(tài)下變位，得到穩(wěn)定的輸出。特別是，若采用配置3個(gè)細(xì)條的3點(diǎn)支持結(jié)構(gòu)，則使振動(dòng)膜部變位增大，并可增大傳感器輸出。
另一特征結(jié)構(gòu)在于所述彈性支持部形成為將所述振動(dòng)膜部外周側(cè)一個(gè)部位和與該部位相鄰的所述固定部連接的梁狀體。
即，依據(jù)本特征結(jié)構(gòu)，將振動(dòng)膜部作成1點(diǎn)支持(懸臂)結(jié)構(gòu)，因此在振動(dòng)膜部變位時(shí)使固定電極與振動(dòng)膜部不會(huì)面接觸。特別是，在固定電極中與振動(dòng)電極相對(duì)的面上形成了駐極體構(gòu)件時(shí)，通過(guò)駐極體構(gòu)件的電荷，振動(dòng)膜部容易被駐極體構(gòu)件吸附，但通過(guò)本特征結(jié)構(gòu)，能夠有效防止振動(dòng)膜部吸附到駐極體構(gòu)件。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明振動(dòng)傳感器的一實(shí)施例的剖面圖。
圖2是表示一例本發(fā)明振動(dòng)傳感器的振動(dòng)電極的示意圖。
圖3是表示本發(fā)明的振動(dòng)傳感器及周邊電路的布線(xiàn)圖。
圖4是一例本發(fā)明振動(dòng)傳感器的諧振頻率及輸出電壓示圖。
圖5是表示本發(fā)明振動(dòng)傳感器的振動(dòng)電極變形例的示意圖。
圖6是表示本發(fā)明振動(dòng)傳感器的振動(dòng)電極變形例的示意圖。
(符號(hào)說(shuō)明)1振動(dòng)傳感器，2固定電極，3振動(dòng)電極，4駐極體，5振動(dòng)電極環(huán)，6襯墊，7殼體構(gòu)件，8電路基板，9門(mén)環(huán)，10背極支撐體，11放大電路。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式以下，參照附圖就本發(fā)明的振動(dòng)傳感器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的振動(dòng)傳感器1如圖1及圖2所示，可將固定電極2和與固定電極2相對(duì)地配置的振動(dòng)電極3之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出，其中，振動(dòng)電極3在同一板構(gòu)件上設(shè)置狹縫3a，形成僅用自重來(lái)振動(dòng)變位的中央側(cè)的振動(dòng)膜部3b、位于周邊側(cè)的固定部3c及連接振動(dòng)膜部3b和固定部3c的彈性支持部3d。然后，如圖3所示，在輸出側(cè)設(shè)置放大電路11作為運(yùn)算放大器。另外，本發(fā)明可適用于前置型和后置型的任何一種。
前置型振動(dòng)傳感器1如圖1(a)所示，固定電極2由在內(nèi)面形成駐極體構(gòu)件4的剖面為“冂”字型的殼體構(gòu)件7底部部分來(lái)構(gòu)成。還有，該殼體構(gòu)件7底部依次重疊環(huán)狀襯墊6、振動(dòng)電極3及振動(dòng)電極環(huán)5之后，用電路基板8蓋住并用殼體構(gòu)件7扣住，成為將振動(dòng)傳感器組裝的結(jié)構(gòu)。固定電極2經(jīng)由殼體構(gòu)件7連接到電路基板8，振動(dòng)電極3經(jīng)由振動(dòng)電極環(huán)5連接到電路基板8。
后置型振動(dòng)傳感器1如圖1(b)所示，在殼體構(gòu)件7底部依次重疊振動(dòng)電極環(huán)5、振動(dòng)電極3、襯墊6、帶駐極體構(gòu)件4的固定電極2、背極支撐體10及門(mén)環(huán)9之后，用電路基板8蓋住并用殼體構(gòu)件7扣住，成為將振動(dòng)傳感器組裝的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，固定電極2通過(guò)由絕緣體構(gòu)成的背極支撐體10挾持周?chē)糠植⒐潭ㄖС帧９潭姌O2經(jīng)由門(mén)環(huán)9連接到電路基板8。振動(dòng)電極3經(jīng)由振動(dòng)電極環(huán)5及殼體構(gòu)件7連接到電路基板8。
另外，為了提高耐沖擊度，將前置型、后置型的振動(dòng)電極環(huán)5厚度均設(shè)為較薄，以助振動(dòng)傳感器1的薄型化。另外，放大電路11可在電路基板8內(nèi)置，也可不內(nèi)置。
振動(dòng)電極3例如由SUS304(不銹鋼)構(gòu)成，其板厚設(shè)定在30μm至50μm。另外，振動(dòng)電極3在同一板構(gòu)件設(shè)置狹縫，并形成振動(dòng)膜部3b、固定部3c和彈性支持部3d，可用沖壓加工或蝕刻等方法簡(jiǎn)單地制作。
振動(dòng)膜部3b形成為圓形，其面積設(shè)定為可具有良好地檢測(cè)出振動(dòng)并得到所需振幅的重量。彈性支持部3d形成為其一端側(cè)與振動(dòng)膜部3b連接且另一端側(cè)與固定部3c連接的圓弧狀細(xì)條，沿著振動(dòng)膜部3b外周以等間隔配置多個(gè)。本實(shí)施例中，特別采用將同一形狀的彈性支持部3d在振動(dòng)膜部3b外周以等間隔配置3個(gè)3點(diǎn)支持結(jié)構(gòu)，因此可增大振動(dòng)膜部3b的變位并可增大傳感器輸出。另外，本實(shí)施例中考慮到振動(dòng)傳感器1的穩(wěn)定性等，形成3個(gè)彈性支持部3d，但該數(shù)量可為任意個(gè)。
這里，本實(shí)施例的振動(dòng)傳感器1從1.5m高度，以在框體上固定的狀態(tài)從6個(gè)方向進(jìn)行各1次的落下實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了振動(dòng)傳感器1特別是振動(dòng)電極3未損壞的情況。另外，直徑設(shè)定為約φ4的振動(dòng)電極3合適的膜厚為30μm，直徑設(shè)定為約φ6的振動(dòng)電極3合適的膜厚為50μm。另外，直徑約φ4的振動(dòng)電極3膜厚可設(shè)定為50μm，但輸出信號(hào)變小。
圖4中示出包括設(shè)定厚度30μm、直徑約φ4的振動(dòng)電極3和設(shè)定厚度50μm、直徑約φ6的振動(dòng)電極3這兩種振動(dòng)電極3的振動(dòng)傳感器1，在諧振頻率(Hz)和低頻振動(dòng)(2.5Hz和1.75Hz)條件下的輸出電壓。這里，放大電路11的放大級(jí)增益設(shè)定為16，電源電壓設(shè)定為3V。
接著，參照?qǐng)D5，就本發(fā)明實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施例中將振動(dòng)膜部3b形成為圓形，并形成連接振動(dòng)膜部3b外周側(cè)一個(gè)部位和與該部位相鄰的固定部3c的梁狀體的彈性支持部3d。詳細(xì)地說(shuō)，除去一部分而形成圓形狹縫3a，并且，形成在其兩端各自向內(nèi)側(cè)直線(xiàn)上升的狹縫3a。本實(shí)施例中，在一處形成彈性支持部3d作為懸臂梁結(jié)構(gòu)，因此振動(dòng)膜部3b不會(huì)平行變位，可防止振動(dòng)電極3吸附到駐極體構(gòu)件4。
以下，參照?qǐng)D6，就本發(fā)明實(shí)施例3進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施例中與實(shí)施例2同樣，將振動(dòng)膜部3b形成為圓形，并形成連接振動(dòng)膜部3b外周側(cè)一個(gè)部位和與該部位相鄰的固定部3c的梁狀體的彈性支持部3d。本實(shí)施例中除去一部分而形成圓形的狹縫3a。因此，簡(jiǎn)化狹縫3a的形狀，可以更加簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的振動(dòng)傳感器1。
還有，上述實(shí)施例1至實(shí)施例3中，用SUS304(不銹鋼)構(gòu)成板構(gòu)件，也可用鎢、Ti-u合金、Be-Cu合金等比重較大且彎曲強(qiáng)度較強(qiáng)的材料構(gòu)成。
工業(yè)上的利用可能性可用于步數(shù)計(jì)、微型振動(dòng)計(jì)、精密設(shè)備用振動(dòng)傳感器、防相機(jī)抖動(dòng)功能用的振動(dòng)傳感器等。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.(補(bǔ)正后)一種振動(dòng)傳感器，其特征在于可將固定電極和與所述固定電極相對(duì)地配置的振動(dòng)電極之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出，其中，所述振動(dòng)電極在同一板構(gòu)件設(shè)置狹縫，并形成僅以自重而振動(dòng)變位的中央側(cè)的振動(dòng)膜部、位于周邊側(cè)的固定部以及連接所述振動(dòng)膜部和所述固定部的彈性支持部；所述振動(dòng)膜部形成為圓形，所述彈性支持部形成為其一端側(cè)與所述振動(dòng)膜部連接且另一端側(cè)與所述固定部連接的圓弧狀細(xì)條，并沿著所述振動(dòng)膜部外周等間隔配置多個(gè)。
2.(補(bǔ)正后)一種振動(dòng)傳感器，其特征在于可將固定電極和與所述固定電極相對(duì)地配置的振動(dòng)電極之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出，其中，所述振動(dòng)電極在同一板構(gòu)件設(shè)置狹縫，并形成僅以自重而振動(dòng)變位的中央側(cè)的振動(dòng)膜部、位于周邊側(cè)的固定部以及連接所述振動(dòng)膜部和所述固定部的彈性支持部；所述彈性支持部形成為將所述振動(dòng)膜部外周側(cè)一個(gè)部位和與該部位相鄰的所述固定部連接的梁狀體。
3.(補(bǔ)正后)如權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)傳感器，其特征在于所述板構(gòu)件由不銹鋼、鎢、Ti-Cu合金、Be-Cu合金中的任一種構(gòu)成。
4.(補(bǔ)正后)如權(quán)利要求1或2所述的振動(dòng)傳感器，其特征在于所述板構(gòu)件具有30μm到50μm的板厚。
5.(刪除)
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)傳感器，其特征在于可將固定電極和與所述固定電極相對(duì)地配置的振動(dòng)電極之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出，其中，所述振動(dòng)電極在同一板構(gòu)件設(shè)置狹縫，并形成僅以自重而振動(dòng)變位的中央側(cè)的振動(dòng)膜部、位于周邊側(cè)的固定部以及連接所述振動(dòng)膜部和所述固定部的彈性支持部。
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征在于所述板構(gòu)件由不銹鋼、鎢、Ti-Cu合金、Be-Cu合金中的任一種構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征在于所述板構(gòu)件具有30μm到50μm的板厚。
4.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征在于所述振動(dòng)膜部形成為圓形，所述彈性支持部形成為其一端側(cè)與所述振動(dòng)膜部連接且另一端側(cè)與所述固定部連接的圓弧狀細(xì)條，并沿著所述振動(dòng)膜部外周等間隔配置多個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)傳感器，其特征在于所述彈性支持部形成為將所述振動(dòng)膜部外周側(cè)一個(gè)部位和與該部位相鄰的所述固定部連接的梁狀體。
全文摘要
可將固定電極和與固定電極相對(duì)地配置的振動(dòng)電極3之間的靜電容變化作為振動(dòng)信號(hào)輸出的振動(dòng)傳感器中，振動(dòng)電極3在同一板構(gòu)件上設(shè)置狹縫3a，形成僅用自重來(lái)振動(dòng)變位的中央側(cè)的振動(dòng)膜部3b、位于周邊側(cè)的固定部3c及連接振動(dòng)膜部3b和固定部3c的彈性支持部3d。
文檔編號(hào)G01P15/125GK1853090SQ200480027160
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者安田護(hù), 杉森康雄 申請(qǐng)人:星電株式會(huì)社