专利名称：静电电容式传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据相对配置的多个电极间的静电电容来测定物理量和化学量的静电电容式传感器，特别是涉及具备根据上述多个电极的定位来补偿静电电容误差的装置的静电电容式传感器。
背景技术：
作为采用检测静电电容的办法来测定压力、温度、湿度、变位、变量、加速度等的各种物理量和化学量的装置，人们知道静电电容式传感器。以下，以用来测定压力的压力传感器为例，说明现有的静电电容式传感器的构成。
图13的斜视图示出了现有的静电电容式传感器的构成。
在台座基板101的一个面上，形成有凹部。该台座基板101，用凹部周边的凸缘部分101a与隔板基板102接合。借助于此，凹部被隔板基板102闭塞，形成电容室103。
在电容室103的台座基板101一侧配置固定电极110，在隔板基板102一侧，即在隔板基板的可动部分102a上配置可动基板120。各个电极110和120分别连接到配置在台座基板101的背面的信号处理部分104的输入一侧上。
若给隔板基板102加上压力P，则可动部分将相应于该压力P发生变位。由于可动电极120与可动部分102a连动，故固定电极110和可动电极120之间的间隙将因此而变化，两电极110、120间的静电电容将发生变化。可以根据这时的电容值，用信号处理部分104计算压力P。
图14的剖面图示出了图13所示的现有的静电电容式传感器的XIV-XIV’线方向的剖面。
固定电极110由电极部分111和电极引出部分112构成。此外，在电容室103的台座基板104一侧，取出固定电极110，形成用来连接到图13所示的信号处理部分104上的电极焊盘113。固定电极110的电极引出部分112与电极焊盘113连接。
同样，可动电极120由电极部分121和电极引出部分122构成，中间经过在电容室103的隔板基板102一侧形成的可动电极120，电极焊盘123连接到信号处理部分104上。
在图13所示的静电电容式传感器的制造工序中，首先，在台座基板101的凹部内，用众所周知的成膜技术和光刻技术形成固定电极110。同样，在隔板基板102的一方的面上，形成可动电极。其次，使已附着固定电极110的台座基板101和已附着可动电极120的隔板基板102进行接合。借助于此，形成由固定电极110和可动电极120构成的电容器构造。
在使各个基板101和102接合时，由于只要定位正确，两电极110和120的相对面积就会变成为所设计的那么大，故可以得到所希望的电容值。
但是，现实情况是，要想象设计的那样组装台座基板101和隔板基板102是困难的，在各个电极110和120之间，将产生定位误差。这时，如果把各个电极110和120的大小作成为完全相同，则两电极110和120的相对面积会取决于定位误差而变化的很大。因此，在传感器中会产生不均匀性，得不到所希望的电容值。
为此，在图13所示的静电电容式传感器中，如图14所示，在整个圆周的范围内都把固定电极110形成得比可动电极120小。借助于此，即便是产生了定位误差，固定电极110也不会从可动电极120的相对区域中伸出来，故可以抑制在传感器中产生的不均匀性。
在图13所示的现有的静电电容式传感器中，如图14所示，电极焊盘113在可动电极120的相对区域外边形成。这是因为若在可动电极120的相对区域内形成电极焊盘113，则压力P的检测精度会变坏，同时，在电极的取出方面还会产生不方便的缘故。为此，固定电极110的电极引出部分112形成为超过可动电极120的相对区域。
图15(a)、(b)是示出了在产生了定位误差的情况下的固定电极110和可动电极120之间的位置关系的示意图。在图15(a)、(b)中，把从电极焊盘113朝向电极部分111的方向定义为x方向，把从电极部分111朝向电极焊盘113的方向定义为-x方向。
如图15(a)所示，当固定电极110(即电极引出部分112)偏向箭头x方向时，则电极引出部分112的一部分112a将进入可动电极120的相对区域内。反之，如图15(b)所示，当固定电极110偏向箭头-x方向时，则电极引出部分112的一部分112b将伸出到可动电极120的相对区域之外。电极引出部分112也可以在与可动电板120相对的部分形成静电电容。为此，电极引出部分112将成为因定位误差形成的不均匀性的要因。
然而，要想使静电电容式传感器小型化，就必须把电极110、120制作得小。但是，在现有的静电电容式传感器中，当发生了定位误差时，如上所述，两电极110、120间的静电电容将因电极引出部分112而变化。为此，若把各个电极110和120制作得小，由于不均匀性会与之相对应地变大，故存在着不能得到高精度的小型传感器的问题。
本发明就是为解决这样的课题而发明的，其目的是降低使静电电容式传感器小型化时的不均匀性。
发明的公开为达到这样的目的，本发明具备第1和第2电极，该二电极相互不接触那样地相对配置，且根据被检测量的变化两者之间的间隙发生变化；信号处理部分，分别与这些第1和第2电极进行连接，且根据在第1和第2电极间形成的静电电容来检测被检测量。其特征是第1电极具备根据与第1电极平行的方向上产生的定位误差使与第2电极之间的相对面积增加和减少的部分，这些部分具有相同的面积。借助于此，即便是产生了定位误差，由于二电极的相对面积不会变化，故各个电极间的静电电容将变成恒定。因此可以降低使静电电容式传感器小型化时的不均匀性。
特别是第1电极，作为整体也可以作成为比第2电极小。
在这种情况下，第1电极的一个构成例，含有直线状的电极引出部分，和配置在与该电极引出部分不同的一侧，与电极引出部分宽度相同且平行形成的突出部分，第1电极配置成仅仅在电极引出部分和突出部分与第2电极交叉。借助于此，即便是在与电极引出部分平行的方向上产生了误差，由电极引出部分引起的二电极的相对面积的增减，也可以用突出部分进行补偿。因此，由于可以抑制对于电极引出部分的不均匀性的影响，故可以降低在小型的静电电容式传感器上产生的不均匀性。
在这种情况下，第1电极的突出部分的长度，也可以根据定位误差的最大值决定。因此，可以确实地得到上述的效果。
此外，第2电极的一个构成例，具备与第1电极的电极引出部分交叉的第1边沿部分和与第2电极的突出部分交叉的第2边沿部分，这些第1和第2边沿部分，作成为当平行移动时则相互重叠的形状，第2电极配置成仅仅在第1和第2边沿部分处与第1电极交叉。由于当第1和第2电极的边沿部分作成为当平行移动时则相互重叠的形状，故即便是与引出电极部分垂直的方向上产生了定位误差，二电极的相对面积也不会变化，因而各个电极间的静电电容变成为恒定。因此，可以降低静电电容式传感器小型化时的不均匀性。
在这种情况下，第2电极也可以作成为具有从第1边沿部分朝向外侧切个缺口形成的第1切口部分，和从第2边沿部分朝向外侧切个缺口形成的第2切口部分。
此外，第2电极的第1和第2边沿部分的尺寸和配置，也可以根据定位误差的最大值决定。借助于此，可以确实地得到上述效果。
此外，第2电极的第1边沿部分既可以形成为与第1电极的电极引出部分垂直的直线状，也可以形成为圆弧状。特别是倘边沿部分形成为圆弧状，则可以减小二电极的相对面积对旋转方向的定位误差的变化。因此，可以降低在静电电容式传感器中产生的不均匀性。
上边所说的静电电容式传感器，在作为整体第1电极比第2电极小的情况下，第1电极含有直线状的电极引出部分和在与该电极引出部分不同的一侧形成的第3边沿部分，第2电极含有仅仅与第1电极的电极引出部分交叉的第1边沿部分和形成为与第1电极的电极引出部分相同的宽度且平行切成缺口并仅仅与第1电极的电极引出部分交叉的第3缺口部分，第1和第3边沿部分，作成为当平行移动时则相互重叠的形状，第2电极也可以配置成仅仅在第1边沿部分处和第3缺口处与第1电极交叉。借助于此，即便是在与电极引出部分垂直的方向上产生了定位误差，由电极引出部分形成的二电极的相对面积的增减，也可用第3缺口补偿。此外，由于当第1和第3边沿部分作成为当平行移动时则相互重叠的形状，故即便是在与电极引出部分垂直的方向上产生了定位误差，二电极的相对面积也不会变化。因此，可以降低在小型的静电电容式传感器上产生的不均匀性。
在这种情况下，第1电极也可以具备含有第3边沿部分的突出部分，第2电极也可以具备从第1边沿部分朝向外侧切成缺口形成的第1缺口部分。
此外，第2电极的第1和第3边沿部分的尺寸和配置以及第3边沿部分的尺寸，也可以根据定位误差的最大值决定。借助于此，可以确实地得到上述效果。
在这里，第2电极的第1边沿部分，也是既可以形成为与第1电极的电极引出部分垂直的直线状，也可以形成为圆弧状。倘边沿部分形成为圆弧状，则可以得到与上边所说的同样的效果。
上边所说的静电电容式传感器，第1和第2电极作为整体都作成为长方形，第1和第2电极的长边分别形成得比第2和第1电极的短边长，第1和第2电极也可以配置为使第1电极的较长方向和较短方向的对称线分别与第2电极的较短方向和较长方向的对称线重叠。借助于此，即便是在各个电极平行的方向上产生了定位误差，由于二电极的相对面积不会变化，故各个电极间的静电电容也将变成为恒定。因此，可以降低静电电容式传感器小型化时的不均匀性。
在这种情况下，第1和第2电极的尺寸，也可以根据定位误差的最大值决定。因此，可以确实地得到上述的效果。
上边所说的静电电容式传感器，在作为整体第1电极比第2电极小的情况下，第1电极含有直线状的电极引出部分，第2电极具备含有与第1电极的电极引出部分平行的2个边沿部分的第4缺口部分，第1电极也可以配置为使电极引出部分与第2电极不交叉。借助于此，二电极的相对面积就会大体上变成为恒定而与定位误差无关，所以，可以降低在静电电容式传感器上产生的不均匀性。
在这种情况下，第2电极的第4缺口部分的尺寸，也可以根据定位误差的最大值决定。因此，可以确实地得到上述的效果。
此外，第1电极的构成例，作为整体作成为带状。
附图的简单说明图1的斜视图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例1的构成。
图2的剖面图示出了图1所示的静电电容式传感器的II-II’线方向的剖面。
图3(a)是用来说明固定电极10a的形状和尺寸的说明图，图3(b)是用来说明可动电极20a的形状和尺寸的说明图，图3(c)用来定义方向。
图4(a)的示意图示出了在用图3(c)定义的x方向是产生了定位误差的情况下的固定电极10a和可动电极20a之间的位置关系，图4(b)同样是在-x方向上产生了定位误差的情况下的固定电极10a和可动电极20a之间的位置关系。
图5的示意图示出了在用图3(c)定义的y方向上产生了定位误差的情况下的固定电极10a与可动电极20a之间的位置关系。
图6的平面图示出了固定电极10a和可动电极20a的另外的形状和配置。
图7的平面图示出了固定电极10a和可动电极20a的除此之外的另外的形状和配置。
图8的平面图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例2的固定电极和可动电极。
图9(a)是用来说明固定电极10b的形状和尺寸的说明图，图9(b)是用来说明可动电极20b的形状和尺寸的说明图。
图10的平面图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例3的固定电极和可动电极。
图11的平面图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例4的固定电极和可动电极及配置。
图12是用来说明图11所示的可动电极20d的形状和尺寸的说明图。
图13的斜视图示出了现有的静电电容式传感器的构成。
图14的剖面图示出了图13所示的静电电容式传感器的XIV-XIV线方向的剖面。
图15(a)、(b)的示意图示出了产生了定位误差的情况下的固定电极110和可动电极120之间的位置关系。
优选实施例以下，用附图详细地说明本发明的实施例。
本发明的静电电容式传感器，与现有的静电电容式传感器一样，可以用来测定各种物理量和化学量，但在这里以把本发明应用到压力传感器中的情况为例进行说明。
图1的斜视图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例1的构成。
如图1所示，在台座基板1的一个面上形成有凹部。该台座基板1用凹部周边的凸缘1a与隔板基板2进行接合。借助于此，凹部被隔板基板2封闭，形成电容室3。
台座基板1和隔板基板2，例如可以用蓝宝石玻璃等的绝缘材料形成。与隔板基板2的电容室3接合的部分(可动部分2a)形成为根据所加压力P进行上下变位那样的厚度。
在电容室3的台座基板1一侧，配置固定电极(第1电极)10a，在隔板基板2一侧，即在隔板基板2的可动部分2a上配置可动电极(第2电极)20a。固定电极10a和可动电极20a，分隔为互不接触，而且平行地进行配置。
固定电极10a和可动电极20a分别连接到配置在台座基板1的背面的信号处理部分4的输入一侧。
当给隔板基板2加上压力P时，隔板基板2的可动部分2a就与该压力P对应地发生变位。由于可动电极20a与可动部分2a连动地进行变位，故固定电极10a和可动电极20a之间的间隙发生变位，二电极10a、20a间的静电电容发生变化。根据这时的电容值用信号处理部分4计算压力P。
另外，在图1所示的静电电容式传感器中，为了形成电容室3，在台座基板1上形成了凹部，但是，既可以用在台座基板1和隔板基板2中的至少一方上形成凹部的方法形成电容室3，也可以在两基板1和2之间，用插入间隔层的方法形成电容室3。
图2的剖面图示出了图1所示的静电电容式传感器的II-II’线方向的剖面。
固定电极10a由电极部分11、电极引出部分12和突出部分13构成。此外，可动电极20a由电极部分21a和电极引出部分22构成。
固定电极10a的电极部分11形成固定电极10a的本体，可动电极20a的电极部分21a形成可动电极20a的本体。各个电极部分11和21a分别作为整体形成为圆形。此外，固定电极10a的电极部分11在整个圆周范围内形成得比可动电极20a的电极部分21a小。
在电容室3的台座基板1一侧，取出固定电极10a形成用来连接到图1所示的信号处理部分4上的电极焊盘13。该电极焊盘13在面对可动电极20a的区域外面形成。
在固定电极10a的电极部分11的电极焊盘13一侧，形成电极引出部分12。借助于该电极引出部分12，电极部分11与电极焊盘13连接。此外，在固定电极10a的电极部分11上，在与电极引出部分12相反的一侧形成突出部分14。
另一方面，在电容室3的隔板基板2一侧，取出可动电极20a形成用来连接到信号处理部分4上的电极焊盘23。可动电极20a的电极部分21a借助于电极引出部分22与电极焊盘23连接。
此外，在可动电极20a的电极部分21a的周缘部分形成有2个缺口部分。第1缺口部分24，可以采用切掉与固定电极10a的电极引出部分12面对部分的一部分的办法形成，第2缺口部分25可以采用切掉与固定电极10a的突出部分14面对部分的一部分的办法形成。
在含有电极引出部分12和突出部分14的固定电极10a和可动电极20a之间的相对部分处形成静电电容。
图3(a)是用来说明固定电极10a的形状和尺寸的说明图，图3(b)是用来说明可动电极20a的形状和尺寸的说明图，图3(c)用来定义方向。
为便于说明，如图3(c)所示，把从电极焊盘13朝向固定电极10a的电极部分11的方向定义为x方向，把使x方向左旋90度的方向定义为y方向。此外，假定±x方向和±y方向的定位误差的最大值都是δ。另外，在后述的图9和图12中也与图3(c)一样，在定义x方向和y方向的同时，把x方向和y方向的各自的定位误差假定为δ。
首先，参照图3(a)对固定电极10a进行说明。
固定电极10a的电极引出部分12形成为直线状。该电极引出部分12的宽度设为w。
此外，突出部分14在电极引出部分12的延长线上边形成为直线状。突出部分14形成为与电极引出部分12同样的宽度。突出部分14的长度L1将在后边说明。
其次，参照图3(b)说明可动电极21a。11’是与固定电极10a的电极部分11的相对区域。
在可动电极20a的电极部分21上形成的缺口部分24含有边沿部分24a、24b、24c。边沿部分24a(第1边沿部分)形成为与固定电极10a的电极引出部分12垂直的直线状。缺口部分24在与区域11’相反的一侧(即外侧)，与电极引出部分12平行地从边沿部分24a上切掉。缺口部分24的宽度W，被设定为w+2δ(固定电极10a的电极引出部分12的宽度w)+[y方向的最大定位误差δ]+[-y方向的最大定位误差δ]以上的值。
同样，缺口部分25含有边沿部分25a、25b、25c。边沿部分25a(第2边沿部分)形成为与固定电极10a的电极引出部分14垂直的直线状。缺口部分25在与区域11’相反的一侧(即外侧)，与突出部分14平行地从边沿部分24a上切掉。缺口部分25的宽度W，也被设定为w+2δ以上的值。
缺口部分24的边沿部分24a与固定电极10a的电极部分11的相对区域11’至少隔开具有-x方向的最大定位误差δ的距离d来形成。同样，缺口部分25的边沿部分25a与固定电极10a的电极部分11的相对区域11’至少隔开具有x方向的最大定位误差δ的距离d来形成。
此外，固定电极10a的突出部分14的长度L1，被设定为d+δ以上的值。
这样形成的各个电极10a和20a被配置为使得固定电极10a的电极引出部分12在可动电极20a的边沿部分24a的中点处进行交叉的同时，使固定电极10a的突出部分14在可动电极10a的边沿部分25a的中点处进行交叉。因此，固定电极10a被配置为仅仅在电极引出部分12和突出部分14处与可动电极交叉，可动电极20a则被配置为仅仅在边沿部分24a和25a处与固定电极10a进行交叉。
图4(a)的示意图示出了在图3(c)中定义的x方向上产生了定位误差的情况下的固定电极10a与可动电极20a之间的位置关系，图4(b)同样示出了在-x方向上产生了定位误差的情况下的固定电极10a与可动电极20a之间的位置关系。
如图4(a)所示，在对于固定电极10a来说在x方向上产生了δ的定位误差的情况下，固定电极10a与可动电极20a之间的相对面积，仅仅增加在电极引出部分12中用虚线围起来的部分12a那么大的量，仅仅减少在突出部分14中用虚线围起来的部分14b那么大的量。这时，固定电极10a的电极部分11不会伸出到可动电极20a的相对区域之外。
电极引出部分12和突出部分14在同一直线上边形成，而且具有相同的宽度，故二电极10a和20a的相对面积增加的部分12a和减少的部分14b的面积相同。因此，由电极引出部分12引起的相对面积的变化可以用突出部分14进行补偿，故相对面积不变化。
此外，如图4(b)所示，在对于固定电极10a来说在-x方向上产生了δ的定位误差的情况下，二电极10a与20a之间的相对面积，仅仅增加在突出部分14中用虚线围起来的部分14a那么大的量，仅仅减少在电极引出部分12中用虚线围起来的部分14b那么大的量。这时，固定电极10a的电极部分11也不会伸出到可动电极20a的相对区域之外。此外，突出部分11的顶端或是残留在可动电极20a的相对区域内，或是至少与边沿部分25交叉。为此，二电极10a和20a的相对面积不变化。
图5的示意图示出了在图3(c)中定义的y方向到产生了定位误差的情况下的固定电极10a和可动电极20a之间的位置关系。
如图5所示，在对于固定电极10a在y方向上产生了δ的定位误差的情况下，由于可动电极20a的各个缺口部分24和25的边沿部分24a和25a平行地形成，故二电极10a和20a的相对面积不变化，对于在-y方向上产生了δ的定位误差的情况也是一样的。
如上所述，由于对于x方向、y方向及其组合的定位误差，可以除去由固定电极10a的电极引出部分12引起的影响，故二电极10a和20a的相对面积不会变化，各个电极10a、20a间的静电电容变成为恒定。
另外，在可动电极20a的电极部分21a上形成的缺口部分24，可以形成为使得仅仅在边沿部分24a处与固定电极10a的电极引出部分12交叉。因此，缺口部分24，例如边沿部分24b和24c中的每个都可以是与边沿部分24a成钝角的那样的形状。对于缺口部分25也是一样的。
图6的平面图示出了图1所示的固定电极10a和可动电极20a的另外的形状和配置。
如图6所示，固定电极10a的突出部分14，也可以在与电极引出部分12不同的一侧与电极引出部分12平行地形成。
在这种情况下，可动电极20a的缺口部分25也可以形成为仅仅在边沿部分25a处与固定电极10a的突出部分14交叉。
图7的平面图示出了图1所示的固定电极10a和可动电极20a的其它的形状和配置。
在可动电极20a上形成的各个缺口部分24和25的边沿部分24a和25a，可以是若平行移动则相互重叠的形状。因此，如图7所示，各个边沿部分24a、25a也可以是圆弧状的边沿部分24d、25d。这里所说的圆弧状，是与可动电极20a的电极部分21a形成同心圆的圆的一部分的圆周。
采用使各个边沿部分24a、25a作成为圆弧状的边沿部分24d、25d的办法，即便是产生了在图7中用箭头表示的旋转方向的定位误差的情况下，也可以抑制由此引起的二电极10a和20a的相对面积的变化。
图8的平面图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例2的固定电极和可动电极。在图8中，对于与图1～图7同一或相当的部分赋予同一标号，而适当略去其说明。对于后述的附图也与此相同。
固定电极10b由电极部分11、电极引出部分12、突出部分15构成。此外，可动电极20b由电极部分21b、电极引出部分22构成。
再有，在可动电极20b的电极部分21b上形成有第1缺口部分24和第3缺口部分26。第3缺口部分26可以采用切掉与固定电极10b的突出部分15相对部分的一部分的办法形成。
用含有电极引出部分12和突出部分15的固定电极10b和可动电极20b之间的相对部分形成静电电容。
图9(a)是用来说明图8所示的固定电极10b的形状和尺寸的说明图，图9(b)是用来说明图8所示的可动电极10b的形状和尺寸的说明图。
首先，对可动电极20b的构成进行说明。
如图9(b)所示，可动电极20b的电极部分21b缺口部分26可以形成为与固定电极10b的电极引出部分12平行地、带状地切成缺口。缺口部分26与电极引出部分12形成相同的宽度w。此外，缺口部分的长度L3设定为2δ([x方向的最大定位误差δ]+[-x方向的最大定位误差δ]以上的值。
其次，对固定电极10b的构成进行说明。
如图9(a)所示，固定电极10b的突出部分15，作为整体形成矩形形状，含有边沿部分15a、15b、15c。边沿部分(第3边沿部分)15a位于与电极引出部分12不同的一侧，形成为与固定电极20b的缺口部分26垂直的直线状。边沿部分15b是与电极部分11脱离开来的一侧的边沿部分，边沿部分15c是与电极引出部分12同侧的边沿部分。
突出部分15的宽度(即边沿部分15a、15c的长度)被设定为与可动电极20b的缺口部分24的宽度W相同的值。此外，突出部分15的长度(即边沿部分15b的长度)L2，被设定为缺口部分26的长度L3以上的值。
然而，可动电极20b的缺口部分26与固定电极10b的边沿部分15a交叉，且形成于与固定电极10b的突出部分15在x方向上仅仅重叠δ的位置上。此外，在图9(b)所示的缺口部分26的情况下，形成为与固定电极10b的电极部分11的相对区域11’至少隔开y方向的最大定位误差δ的距离d。
这样形成的各个电极10b和20b配置为使得固定电极10b的电极引出部分12在可动电极20b的边沿部分24a的中点处进行交叉的同时，可动电极20b的缺口部分26在固定电极10b的第3边沿部分15a的中点处进行交叉。借助于此，可动电极20b仅仅在边沿部分24a和缺口部分26处与固定电极10b交叉，此外，可动电极20b的边沿部分24则被配置为使得仅仅与固定电极10b电极引出部分12交叉，可动电极20b的缺口部分26仅仅与固定电极10b的边沿部分15a交叉。
这时，即便是对于固定电极10b来说，在±x方向上产生了δ的定位误差，固定电极10b的突出部分15，也仅仅在边沿部分15a处与可动电极20b的缺口部分26交叉。因此，固定电极10b的电极引出部分12与可动电极20b之间的相对面积的变化，可以用固定电极10b的突出部分15和可动电极20b的缺口部分26进行补偿，故二电极10b和20b的相对面积不变化。
此外，即便是对于固定电极10b来说在±y方向上产生了δ的定位误差，可动电极20b的缺口部分26也不会在从固定电极10b的突出部分15的边沿部分15b一侧伸出来的同时与固定电极10b的电极部分11相对。因此，二电极10b和20b的相对面积不变化。
如上所述，由于对于x方向、y方向及其组合的定位误差，可以除去由固定电极10a的电极引出部分12引起的影响，故二电极10a和20a的相对面积不会变化，各个电极10a、20a间的静电电容变成为恒定。
另外，固定电极10b的突出部分15和可动电极20b的缺口部分26，可以形成为使得仅仅在突出部分15的边沿部分15a一侧进行交叉。因此，突出部分15和缺口部分26，例如，也可以对于固定电极10b的电极引出部分12来说在相反的一侧形成。
此外，突出部分15的边沿部分15a，只要作成为倘若使之和在可动电极20b上形成的缺口部分24的第1边沿部分24a平行移动则进行重叠的形状即可。因此，各个边沿部分15a、24a也可以是圆弧状。
图10的平面图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例3的固定电极和可动电极。
固定电极10c由电极部分17和电极引出部分12构成。此外，可动电极20c由电极部分27和电极引出部分22构成。
固定电极10c，电极部分17形成长方形，在电极部分17的短边之一上形成电极引出部分12。对于可动电极20c来说，也是同样的。
但是，固定电极10c的电极部分17的长边，则形成得比可动电极20c的电极部分27的短边至少长2δ。对于可动电极20c来说，也是同样的。
各个电极10c和20c被配置为使得各个电极部分17的较长方向和较短方向的对称线与电极部分27的较短方向和较长方向的对称线重叠。
借助于此，对于x方向、y方向及其组合的定位误差来说，二电极10c和20c的相对面积不会变化。由于在各个电极10c和20c的电极部分17和27的相对部分处形成静电电容，故即便是发生了定位误差，各个电极10c和20c间的静电电容也将变成为恒定。
另外，对于静电电容，虽然也可以考虑各个电极部分17和27的不相对的部分所产生的影响，但这些影响可以忽略不计。
图11的平面图示出了本发明的静电电容式传感器的实施例4的固定电极和可动电极的形状和配置。在图11中示出了电极形状的静电电容式传感器，是在图1所示的静电电容式传感器中作为构成要素加上了固定电极30的传感器。
固定电极10a，其电极部分11配置于图1所示的电容室3的台座基板1一侧中央部分，起着传感器电极的作用。此外，固定电极30，其电极部分31配置在电容室3的台座基板1一侧周缘部分，起着参考电极的作用。另一方面，可动电极20d配置在电容室3的隔板基板2一侧，对于固定电极10a和30来说，起着公用公共电极的作用。
各个电极10a、20d、30，中间经由各个电极焊盘13、23、33，连接到图1所示的信号处理部分4上。
另外，在压力传感器的情况下，在电极30、20d间产生的参考电容，在电极10a、20d间的湿度等发生变化之际，可以用来修正因电极10a、20d间的介电系数发生变化所引起的传感器电容的变化。
图11所示的固定电极10a，由于和图1所示的固定电极10a是一样电极，故略去对其说明。
可动电极20d由电极部分21d和电极引出部分22构成。固定电极30由电极部分31和电极引出部分32构成。
可动电极20d的电极部分21d，作为整体作成为圆形。此外，在电极部分21d的周缘部分上，形成有第1缺口部分24、第2缺口部分25和第4缺口部分28。缺口部分28采用切掉与固定电极30的电极引出部分32相对部分及其周边部分的办法形成。
固定电极30的电极部分31形成为含有圆弧的带状(宽度w2)。这里所说的圆弧，指的是与可动电极20d的电极部分21d形成同心圆的圆的一部分的圆周。固定电极30的电极引出部分32形成为直线状(宽度w1)。
用固定电极30和可动电极20d之间的相对部分形成电容。
图12是用来说明图11所示的可动电极20d的形状和尺寸的说明图。在图12中，31’是固定电极30的电极部分31的相对区域。
可动电极20d的电极部分21d的缺口部分28包括边沿部分28a、28b、28c。边沿部分28a，与固定电极10a的电极部分11的相对区域11’至少隔开距离d形成为圆弧状。这里所说的圆弧状，指的是与可动电极20d的电极部分21d形成同心圆的圆的一部分的圆周。
缺口部分28，用从边沿部分28a在与相对区域11’相反的一侧，与固定电极30的电极引出部分32平行地带状地切个缺口的办法形成。因此，缺口部分28的边沿部分28b和28c各自形成为与固定电极30的电极引出部分32平行。
缺口部分28形成为与缺口部分24和25的宽度w相同的宽度。此外，缺口部分28的长度(即边沿部分28b和28c的长度)，被设定为w2+2δ([固定电极30的电极部分31的宽度w2]+[y方向的最大定位误差δ]+[-y方向的最大定位误差δ])以上的值。
这样形成的各个电极20d和30配置为使固定电极30的电极引出部分32与可动电极20d的缺口部分28的对称线重叠，同时，使固定电极30的电极部分31在可动电极20d边沿部分28b和28c各自的中点处交叉。
这时，即便是对于固定电极30来说在±x方向上产生了定位误差，固定电极30的电极引出部分32也不会与可动电极20d的电极部分21d相对。此外，二电极20d和30的电极部分21d和31的相对面积，在电极部分31的一方的一侧增加，而在另一方一侧则减少。这时的相对面积的增加量和减少量大体上相等。因此，二电极20d和30的相对面积变成为大体上恒定。
此外，即便是对于固定电极30来说在±y方向上产生了δ的定位误差，固定电极30和可动电极20d也仅仅在边沿部分28b和28c处交叉。就是说，固定电极30的电极部分31既不会从可动电极20d的电极部分21d的周缘伸出来，也不会越过可动电极20d的边沿部分28a。因此，二电极10a和20d的相对面积不会变化。
如上所述，对于x方向、y方向及其组合的定位误差来说，各个电极20d和30间的静电电容将变成为大体上恒定。
另外，在图1所示的静电电容式传感器中，固定电极10a的电极部分11虽然形成得比可动电极20a的电极部分21a小(在这种情况下，固定电极10a是第1电极，可动电极20a是第2电极)，但固定电极10a的电极部分11也可以形成得比可动电极20a的电极部分21a大(在这种情况下，固定电极10a是第2电极，可动电极20a是第1电极)。在这种情况下，采用把固定电极10a作成为图3(b)所示的形状，把可动电极20a作成为图3(a)所示的形状的办法，可以得到与图1所示的静电电容式传感器相同的效果。对于分别在图8和图11中所示的静电电容式传感器也是同样的。
此外，图1所示的静电电容式传感器的各个电极10a和20a，也可以应用到构成如下的静电电容式传感器中去。该静电电容式传感器具有二组电容器构造，对于施加到图1所示的隔板基板2上的压力P来说，使一方的电容器构造中的静电电容增加，另一方的电容器构造中的静电电容减少。对于分别在图8和图10中所示的各个电极10b、10c和20b、20c来说也是同样的。
但是，在具有该二组电容器构造的静电电容式传感器中，在用图11所示的各个电极10a、20d、30构成一方的电容器构造的情况下，就必须用图1、图8或图10所示的各个电极10a～10c，20a～20c构成另一方的电容器构造。
工业上利用的可能性如上所述，本发明的静电电容式传感器，对于具有可以借助于定位误差使相对面积变化的二电极的静电电容式传感器是有用的。此外，本发明的静电电容式传感器，除去在实施例1～4中说明的压力传感器之外，还可以应用到温度、湿度、变位、变量、加速度等的测定各种物理量和化学量的传感器中去。
权利要求
1.一种静电电容式传感器，具备第1和第2电极，该二电极被相对配置为相互不接触，且使两者之间的间隙相应于被检测量的变化而变化；信号处理部分，分别连接到上述第1和第2电极上，且根据在上述第1和第2电极间形成的静电电容来计算上述被检测量，其特征是上述第1电极，具备根据与上述第1电极平行的方向上产生的定位误差而使与上述第2电极之间的相对面积增加的部分和减少的部分；这些部分具有相同的面积。
2.权利要求1所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极，作为整体比上述第2电极小。
3.权利要求2所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极含有直线状的电极引出部分；配置在与该电极引出部分不同的一侧，与上述电极引出部分宽度相同且平行形成的突出部分；上述第1电极配置为仅仅在上述电极引出部分和上述突出部分处与上述第2电极交叉。
4.权利要求3所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极突出部分的长度，根据上述定位误差的最大值决定。
5.权利要求3所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极具备与上述第1电极的电极引出部分交叉的第1边沿部分；与上述第1电极的突出部分交叉的第2边沿部分，上述第1和第2边沿部分，作成为当平行移动时则相互重叠的形状，上述第2电极配置成仅仅在上述第1和第2边沿部分处与上述第1电极交叉。
6.权利要求5所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极具备从上述第1边沿部分朝向外侧切个缺口形成的第1切口部分；从上述第2边沿部分朝向外侧切个缺口形成的第2切口部分。
7.权利要求5所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极的第1和第2边沿部分的尺寸和配置，根据上述定位误差的最大值决定。
8.权利要求5所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极的第1边沿部分形成为与上述第1电极的电极引出部分垂直的直线状。
9.权利要求5所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极的第1边沿部分形成为圆弧状。
10.权利要求2所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极含有直线状的电极引出部分；在与上述电极引出部分不同的一侧形成的第3边沿部分，上述第2电极含有仅仅与上述第1电极的电极引出部分交叉的第1边沿部分；与上述第1电极的电极引出部分宽度相同且平行地切个缺口地形成，且仅仅与上述第1电极的第3边沿部分交叉的第3缺口部分，第1和第3边沿部分，作成为当平行移动时则相互重叠的形状，上述第2电极被配置为仅仅在上述第1边沿部分和上述第3缺口部分处与上述第1电极交叉。
11.权利要求10所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极包括含有上述第3边沿部分的突出部分，上述第2电极具备从上述第1边沿部分朝向外侧切个缺口形成的第1缺口部分。
12.权利要求10所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1边沿部分和上述第3缺口部分的尺寸和配置以及上述第3边沿部分的尺寸，根据上述定位误差的最大值决定。
13.权利要求10所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极的第1边沿部分，形成为与上述第1电极的电极引出部分垂直的直线状。
14.权利要求10所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极的第1边沿部分，形成为圆弧状。
15.权利要求1所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1和第2电极，作为整体都作成为长方形；上述第1和第2电极的长边，分别形成得比上述第2和第1电极的短边长；上述第1和第2电极，被配置为使上述第1电极的较长方向和较短方向的对称线分别与上述第2电极的较短方向和较长方向的对称线重叠。
16.权利要求15所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1和第2电极的尺寸，根据上述定位误差的最大值决定。
17.权利要求2所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极含有直线状的电极引出部分，上述第2电极具备含有与上述第1电极的电极引出部分平行的2个边沿部分的第4缺口部分，上述第1电极被配置为使上述电极引出部分与上述第2电极不交叉。
18.权利要求17所述的静电电容式传感器，其特征是上述第2电极的第4缺口部分的尺寸，根据上述定位误差的最大值决定。
19.权利要求17所述的静电电容式传感器，其特征是上述第1电极，作为整体形成为带状。
全文摘要
一种静电电容式传感器,具备被相对配置为相互不接触,且使两者的间隙相应于被检测量的变化而变化的第1电极(10a、20b、10c、30)和第2电极(20a、20b、20c、20d),以及根据在这些第1和第2电极间形成的静电电容来计算上述被检测量的信号处理部分4,其特征是:第1电极具备因与第1电极平行的方向(x,y)上产生的定位误差而使与第2电极之间的相对面积增加的部分(12a、12b)和减少的部分(12b、14b),这些部分具有相同的面积。
文档编号G01L1/14GK1273633SQ99801122
公开日2000年11月15日 申请日期1999年6月8日 优先权日1998年6月9日
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