专利名称：振动传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及静电容型振动传感器，特别是涉及可将固定电极和与上述固定电极相对地配置的振动电极之间的静电容变化作为振动信号输出的振动传感器。
背景技术：
用于步数计、微型振动计、精密设备用振动传感器、防相机抖动功能用振动传感器等的静电容型振动传感器，以往用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚苯硫醚(PPS)等膜构成振动电极，同时为了获得更大振幅的信号，在膜中央部设置了重物(例如，参照专利文献1)。
另外，在其它传统技术中提出了在板构件上设置狭缝，形成振动变位的振动膜部，同时在该振动膜部加设重物的振动传感器(例如，参照专利文献2)。还有，该振动传感器的狭缝由环状形成的狭缝和从中心点向外方放射状的狭缝构成。
专利文献1特开昭59-79700号公报专利文献2特开平9-49856号公报发明的公开但是，在专利文献1和专利文献2中记载的振动传感器采用振动电极上设置重物的结构，因此需要设置重物的空间，使振动传感器的薄型化困难。另外，因该重物而在振动传感器掉下时或从外部受强烈冲击时，使振动电极变形或损坏等，存在得不到输出信号或变小等缺点。
本发明鉴于上述问题构思而成，其目的在于实现检出微小振动的静电容型振动传感器中，更加薄型且耐冲击性优秀的振动传感器。
为达成此目的，本发明的振动传感器的特征结构在于可将固定电极和与所述固定电极相对地配置的振动电极之间的静电容变化作为振动信号输出，其中，所述振动电极在同一板构件设置狭缝，并形成仅以自重而振动变位的中央侧的振动膜部、位于周边侧的固定部以及连接所述振动膜部和所述固定部的弹性支持部。
依据本特征结构，通过在振动电极上设置狭缝使形成的弹性支持部具有弹簧功能，并使中央侧的振动膜部仅以自重而振动变位地构成，因此不设重物也能得到所需振幅。另外，由于来自外部的冲击被弹簧结构的弹性支持部所吸收，也可提高耐冲击性。特别是，对于振动电极圆周方向冲击，振动电极的狭缝可起到缓冲材料的作用并可缓和冲击。结果，不需要设置重物的空间，能够得到更加薄型且耐冲击性优秀的振动传感器。
本发明的振动传感器另一特征结构在于所述板构件由不锈钢、钨、Ti-Cu合金、Be-Cu合金中的任一种构成。
即，依据本特征结构，取代传统的PET或PPS而使用比重7.8的不锈钢(SUS304)或比重16的钨等比重大且弯曲强度强的材料，仅用振动膜部的自重就可得到所需振幅，且能够提高耐冲击性。因而，通过本特征结构，可得到良好的输出信号，同时能得到耐冲击性优秀的振动传感器实用上的实施例。
还有，另一特征结构在于所述板构件具有30μm到50μm的板厚。
依据本特征结构，将板厚设成比传统的振动电极(振动膜)膜厚(例如，3μm到4μm左右)厚，因此能提高板构件的弯曲强度、耐冲击度。另外，即便不设重物，也能将振动膜部重量设成可得良好输出信号的重量。
另外，另一特征结构在于所述振动膜部形成为圆形，所述弹性支持部形成为其一端侧与所述振动膜部连接且另一端侧与所述固定部连接的圆弧状细条，并沿着所述振动膜部外周等间隔配置多个。
即，通过本特征结构，用圆弧状细条构成可弹性变形的弹簧构件，因此能以简单结构形成弹性支持部，可使振动电极的制作容易。
另外，将圆弧状细条(弹簧构件)在振动膜部外周等间隔地配置，因此对弹性支持部均等加负荷，使振动膜部在平行状态下变位，得到稳定的输出。特别是，若采用配置3个细条的3点支持结构，则使振动膜部变位增大，并可增大传感器输出。
另一特征结构在于所述弹性支持部形成为将所述振动膜部外周侧一个部位和与该部位相邻的所述固定部连接的梁状体。
即，依据本特征结构，将振动膜部作成1点支持(悬臂)结构，因此在振动膜部变位时使固定电极与振动膜部不会面接触。特别是，在固定电极中与振动电极相对的面上形成了驻极体构件时，通过驻极体构件的电荷，振动膜部容易被驻极体构件吸附，但通过本特征结构，能够有效防止振动膜部吸附到驻极体构件。
附图的简单说明
图1是表示本发明振动传感器的一实施例的剖面图。
图2是表示一例本发明振动传感器的振动电极的示意图。
图3是表示本发明的振动传感器及周边电路的布线图。
图4是一例本发明振动传感器的谐振频率及输出电压示图。
图5是表示本发明振动传感器的振动电极变形例的示意图。
图6是表示本发明振动传感器的振动电极变形例的示意图。
(符号说明)1振动传感器，2固定电极，3振动电极，4驻极体，5振动电极环，6衬垫，7壳体构件，8电路基板，9门环，10背极支撑体，11放大电路。
本发明的最佳实施方式以下，参照附图就本发明的振动传感器的实施方式进行说明。
首先，对本发明实施例1进行说明。
本发明的振动传感器1如图1及图2所示，可将固定电极2和与固定电极2相对地配置的振动电极3之间的静电容变化作为振动信号输出，其中，振动电极3在同一板构件上设置狭缝3a，形成仅用自重来振动变位的中央侧的振动膜部3b、位于周边侧的固定部3c及连接振动膜部3b和固定部3c的弹性支持部3d。然后，如图3所示，在输出侧设置放大电路11作为运算放大器。另外，本发明可适用于前置型和后置型的任何一种。
前置型振动传感器1如图1(a)所示，固定电极2由在内面形成驻极体构件4的剖面为“冂”字型的壳体构件7底部部分来构成。还有，该壳体构件7底部依次重叠环状衬垫6、振动电极3及振动电极环5之后，用电路基板8盖住并用壳体构件7扣住，成为将振动传感器组装的结构。固定电极2经由壳体构件7连接到电路基板8，振动电极3经由振动电极环5连接到电路基板8。
后置型振动传感器1如图1(b)所示，在壳体构件7底部依次重叠振动电极环5、振动电极3、衬垫6、带驻极体构件4的固定电极2、背极支撑体10及门环9之后，用电路基板8盖住并用壳体构件7扣住，成为将振动传感器组装的结构。在该结构中，固定电极2通过由绝缘体构成的背极支撑体10挟持周围部分并固定支持。固定电极2经由门环9连接到电路基板8。振动电极3经由振动电极环5及壳体构件7连接到电路基板8。
另外，为了提高耐冲击度，将前置型、后置型的振动电极环5厚度均设为较薄，以助振动传感器1的薄型化。另外，放大电路11可在电路基板8内置，也可不内置。
振动电极3例如由SUS304(不锈钢)构成，其板厚设定在30μm至50μm。另外，振动电极3在同一板构件设置狭缝，并形成振动膜部3b、固定部3c和弹性支持部3d，可用冲压加工或蚀刻等方法简单地制作。
振动膜部3b形成为圆形，其面积设定为可具有良好地检测出振动并得到所需振幅的重量。弹性支持部3d形成为其一端侧与振动膜部3b连接且另一端侧与固定部3c连接的圆弧状细条，沿着振动膜部3b外周以等间隔配置多个。本实施例中，特别采用将同一形状的弹性支持部3d在振动膜部3b外周以等间隔配置3个3点支持结构，因此可增大振动膜部3b的变位并可增大传感器输出。另外，本实施例中考虑到振动传感器1的稳定性等，形成3个弹性支持部3d，但该数量可为任意个。
这里，本实施例的振动传感器1从1.5m高度，以在框体上固定的状态从6个方向进行各1次的落下实验，确认了振动传感器1特别是振动电极3未损坏的情况。另外，直径设定为约φ4的振动电极3合适的膜厚为30μm，直径设定为约φ6的振动电极3合适的膜厚为50μm。另外，直径约φ4的振动电极3膜厚可设定为50μm，但输出信号变小。
图4中示出包括设定厚度30μm、直径约φ4的振动电极3和设定厚度50μm、直径约φ6的振动电极3这两种振动电极3的振动传感器1，在谐振频率(Hz)和低频振动(2.5Hz和1.75Hz)条件下的输出电压。这里，放大电路11的放大级增益设定为16，电源电压设定为3V。
接着，参照图5，就本发明实施例2进行说明。
本实施例中将振动膜部3b形成为圆形，并形成连接振动膜部3b外周侧一个部位和与该部位相邻的固定部3c的梁状体的弹性支持部3d。详细地说，除去一部分而形成圆形狭缝3a，并且，形成在其两端各自向内侧直线上升的狭缝3a。本实施例中，在一处形成弹性支持部3d作为悬臂梁结构，因此振动膜部3b不会平行变位，可防止振动电极3吸附到驻极体构件4。
以下，参照图6，就本发明实施例3进行说明。
本实施例中与实施例2同样，将振动膜部3b形成为圆形，并形成连接振动膜部3b外周侧一个部位和与该部位相邻的固定部3c的梁状体的弹性支持部3d。本实施例中除去一部分而形成圆形的狭缝3a。因此，简化狭缝3a的形状，可以更加简单的结构实现本发明的振动传感器1。
还有，上述实施例1至实施例3中，用SUS304(不锈钢)构成板构件，也可用钨、Ti-u合金、Be-Cu合金等比重较大且弯曲强度较强的材料构成。
工业上的利用可能性可用于步数计、微型振动计、精密设备用振动传感器、防相机抖动功能用的振动传感器等。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.(补正后)一种振动传感器，其特征在于可将固定电极和与所述固定电极相对地配置的振动电极之间的静电容变化作为振动信号输出，其中，所述振动电极在同一板构件设置狭缝，并形成仅以自重而振动变位的中央侧的振动膜部、位于周边侧的固定部以及连接所述振动膜部和所述固定部的弹性支持部；所述振动膜部形成为圆形，所述弹性支持部形成为其一端侧与所述振动膜部连接且另一端侧与所述固定部连接的圆弧状细条，并沿着所述振动膜部外周等间隔配置多个。
2.(补正后)一种振动传感器，其特征在于可将固定电极和与所述固定电极相对地配置的振动电极之间的静电容变化作为振动信号输出，其中，所述振动电极在同一板构件设置狭缝，并形成仅以自重而振动变位的中央侧的振动膜部、位于周边侧的固定部以及连接所述振动膜部和所述固定部的弹性支持部；所述弹性支持部形成为将所述振动膜部外周侧一个部位和与该部位相邻的所述固定部连接的梁状体。
3.(补正后)如权利要求1或2所述的振动传感器，其特征在于所述板构件由不锈钢、钨、Ti-Cu合金、Be-Cu合金中的任一种构成。
4.(补正后)如权利要求1或2所述的振动传感器，其特征在于所述板构件具有30μm到50μm的板厚。
5.(删除)
权利要求
1.一种振动传感器，其特征在于可将固定电极和与所述固定电极相对地配置的振动电极之间的静电容变化作为振动信号输出，其中，所述振动电极在同一板构件设置狭缝，并形成仅以自重而振动变位的中央侧的振动膜部、位于周边侧的固定部以及连接所述振动膜部和所述固定部的弹性支持部。
2.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于所述板构件由不锈钢、钨、Ti-Cu合金、Be-Cu合金中的任一种构成。
3.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于所述板构件具有30μm到50μm的板厚。
4.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于所述振动膜部形成为圆形，所述弹性支持部形成为其一端侧与所述振动膜部连接且另一端侧与所述固定部连接的圆弧状细条，并沿着所述振动膜部外周等间隔配置多个。
5.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于所述弹性支持部形成为将所述振动膜部外周侧一个部位和与该部位相邻的所述固定部连接的梁状体。
全文摘要
可将固定电极和与固定电极相对地配置的振动电极3之间的静电容变化作为振动信号输出的振动传感器中，振动电极3在同一板构件上设置狭缝3a，形成仅用自重来振动变位的中央侧的振动膜部3b、位于周边侧的固定部3c及连接振动膜部3b和固定部3c的弹性支持部3d。
文档编号G01P15/125GK1853090SQ200480027160
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月8日 优先权日2003年9月22日
发明者安田护, 杉森康雄 申请人:星电株式会社