JPH0833330B2 - 静電容量式荷重センサー及びその製造方法 - Google Patents
静電容量式荷重センサー及びその製造方法Info
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- JPH0833330B2 JPH0833330B2 JP63039886A JP3988688A JPH0833330B2 JP H0833330 B2 JPH0833330 B2 JP H0833330B2 JP 63039886 A JP63039886 A JP 63039886A JP 3988688 A JP3988688 A JP 3988688A JP H0833330 B2 JPH0833330 B2 JP H0833330B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔分野の概要〕 本発明は、各種の重量を検出することに使用される静
電容量式荷重センサー、及び該荷重センサーの製造方法
に関するものである。
電容量式荷重センサー、及び該荷重センサーの製造方法
に関するものである。
従来の実施例について第５図と第６図に基づいて説明
する。第５図は従来の静電容量式荷重センサーを示し、
縦、横、厚みが40mm×40mm×0.635mmの、材質がアルミ
ナの絶縁性固定基板2aの上に、直径:18mmφ、厚さ10μ
ｍ±５μｍで、銀パラジウムからなる固定電極6aが印刷
されており、前記絶縁性固定基板2aの上に固定電極の周
囲に外径:28mmφ、内径:24mmφ、厚さ:130μｍ±10μｍ
のリング状のガラスの封止剤5aを印刷し、絶縁性固定基
板2aと恒弾性可動電極板7aとの間にスペーサー4aを挟
む。エリンバーで出来ている恒弾性可動電極板7aは寸法
が40mm×40mm×0.6mmであり、材質がチタンで出来てい
るスペーサー4aは、50mm角、厚さが100μｍの形状を
し、対角線で２分割され、中心部は30mmφに打ち抜かれ
ており、対角線上に固定電極の端子11aにあたる部分は
矢印方向へ巾2mmないし5mmで切落され、第５図（ｂ）に
示す形状をしている。固定電極に続く固定電極の端子11
aは、固定電極6aと同時に印刷されて固定電極6aと外部
のリード線とを連結する。
する。第５図は従来の静電容量式荷重センサーを示し、
縦、横、厚みが40mm×40mm×0.635mmの、材質がアルミ
ナの絶縁性固定基板2aの上に、直径:18mmφ、厚さ10μ
ｍ±５μｍで、銀パラジウムからなる固定電極6aが印刷
されており、前記絶縁性固定基板2aの上に固定電極の周
囲に外径:28mmφ、内径:24mmφ、厚さ:130μｍ±10μｍ
のリング状のガラスの封止剤5aを印刷し、絶縁性固定基
板2aと恒弾性可動電極板7aとの間にスペーサー4aを挟
む。エリンバーで出来ている恒弾性可動電極板7aは寸法
が40mm×40mm×0.6mmであり、材質がチタンで出来てい
るスペーサー4aは、50mm角、厚さが100μｍの形状を
し、対角線で２分割され、中心部は30mmφに打ち抜かれ
ており、対角線上に固定電極の端子11aにあたる部分は
矢印方向へ巾2mmないし5mmで切落され、第５図（ｂ）に
示す形状をしている。固定電極に続く固定電極の端子11
aは、固定電極6aと同時に印刷されて固定電極6aと外部
のリード線とを連結する。
第５図（ｃ）に示す絶縁性固定基板2aに固定電極6aと
封止剤を印刷した後、第５図（ｂ）のスペーサー4aを挟
み、第５図（ａ）の恒弾性可動電極板7aを置いて組立を
完了する。組立後、静電容量式荷重センサー1a全体を、
400℃ないし500℃で加熱すると、ガラスの封止材5aは融
け、静電容量を形成する恒弾性可動電極板7aと絶縁性固
定基板2aがガラスの封止材5aで接着され完成する。
封止剤を印刷した後、第５図（ｂ）のスペーサー4aを挟
み、第５図（ａ）の恒弾性可動電極板7aを置いて組立を
完了する。組立後、静電容量式荷重センサー1a全体を、
400℃ないし500℃で加熱すると、ガラスの封止材5aは融
け、静電容量を形成する恒弾性可動電極板7aと絶縁性固
定基板2aがガラスの封止材5aで接着され完成する。
静電容量式荷重センサー1aの静電容量は、固定電極6a
の面積が一定であるから、恒弾性可動電極板7aと固定電
極6aの距離によって決まる。この距離はスペーサー4aの
厚さ及び固定電極6aの厚さのばらつきによって精度が決
まる。ところがスペーサー4aの厚さは寸法精度の良いも
のを厳選することによって100μｍ±１μｍで押えるこ
とが出来るので問題はないが、固定電極6aの厚さは10μ
ｍ±５μｍ程度にばらつくため、これがこの種の荷重セ
ンサーの精度を著しく阻害していた。このため、恒弾性
可動電極板7aと固定電極6aの距離ｄは従来の方法では10
0μｍ±６ないし10μｍ程度にばらつき、静電容量の値
も±６％ないし10％にばらつくという欠点があった。
の面積が一定であるから、恒弾性可動電極板7aと固定電
極6aの距離によって決まる。この距離はスペーサー4aの
厚さ及び固定電極6aの厚さのばらつきによって精度が決
まる。ところがスペーサー4aの厚さは寸法精度の良いも
のを厳選することによって100μｍ±１μｍで押えるこ
とが出来るので問題はないが、固定電極6aの厚さは10μ
ｍ±５μｍ程度にばらつくため、これがこの種の荷重セ
ンサーの精度を著しく阻害していた。このため、恒弾性
可動電極板7aと固定電極6aの距離ｄは従来の方法では10
0μｍ±６ないし10μｍ程度にばらつき、静電容量の値
も±６％ないし10％にばらつくという欠点があった。
本発明は、従来構造による荷重センサーの容量のばら
つきを除去するため、固定電極が10μｍ±５μｍにばら
ついても、静電容量式荷重センサー1aの静電容量のばら
つきを少なくするため、第１図及び第２図に示すよう
に、絶縁性固定基板２の上に固定電極６と一緒にスペー
サー値する位置にダミー３を同じ厚さに印刷し、固定電
極６とダミー３の厚さを同じ厚さにして封止剤を印刷
し、その上にスペーサー４を乗せ恒弾性可動電極板を設
置し、組立て、その後加熱して封止剤５を融かして固定
電極と恒弾性可動電極板との間の距離を一定になるよう
にし、静電容量のばらつきの値が小さい、静電容量式荷
重センサー及び該荷重センサーの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
つきを除去するため、固定電極が10μｍ±５μｍにばら
ついても、静電容量式荷重センサー1aの静電容量のばら
つきを少なくするため、第１図及び第２図に示すよう
に、絶縁性固定基板２の上に固定電極６と一緒にスペー
サー値する位置にダミー３を同じ厚さに印刷し、固定電
極６とダミー３の厚さを同じ厚さにして封止剤を印刷
し、その上にスペーサー４を乗せ恒弾性可動電極板を設
置し、組立て、その後加熱して封止剤５を融かして固定
電極と恒弾性可動電極板との間の距離を一定になるよう
にし、静電容量のばらつきの値が小さい、静電容量式荷
重センサー及び該荷重センサーの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、平行に向きあう固定電極６と恒弾性可動電
極板７により空気コンデンサーを形成し、恒弾性可動電
極板７に荷重が加わると、恒弾性可動電極板７が撓み、
固定電極６と恒弾性可動電極板７の距離が変化し、その
結果静電容量が変化することを利用して荷重を検出する
よう構成した静電容量式荷重センサー並びに該荷重セン
サーの製造方法であって、 1.同一表面に同じ厚さの導電性材料からなる固定電極と
ダミーとを有する第１の絶縁性基板からなる絶縁性固定
基板と、金属板、または同一表面に同じ厚さの導電性材
料からなる可動電極とダミーを有する第２の絶縁性基板
からなる恒弾性可動電極板とを、前記固定電極と、前記
可動電極あるいは前記金属板が、対向する様に配置し、
前記固定電極と前記可動電極あるいは前記金属板との間
隔を一定にし、ガラスにより封止したことを特徴とする
静電容量式荷重センサーである。
極板７により空気コンデンサーを形成し、恒弾性可動電
極板７に荷重が加わると、恒弾性可動電極板７が撓み、
固定電極６と恒弾性可動電極板７の距離が変化し、その
結果静電容量が変化することを利用して荷重を検出する
よう構成した静電容量式荷重センサー並びに該荷重セン
サーの製造方法であって、 1.同一表面に同じ厚さの導電性材料からなる固定電極と
ダミーとを有する第１の絶縁性基板からなる絶縁性固定
基板と、金属板、または同一表面に同じ厚さの導電性材
料からなる可動電極とダミーを有する第２の絶縁性基板
からなる恒弾性可動電極板とを、前記固定電極と、前記
可動電極あるいは前記金属板が、対向する様に配置し、
前記固定電極と前記可動電極あるいは前記金属板との間
隔を一定にし、ガラスにより封止したことを特徴とする
静電容量式荷重センサーである。
2.第１の絶縁性基板の表面に導電性材料を用い、固定電
極とダミーとを同時に同じ厚さに形成して絶縁性固定基
板とし、第２の絶縁性基板の表面に導電性材料を用い可
動電極とダミーとを同時に同じ厚さに形成するかまたは
金属板を用いて恒弾性可動電極板とし、前記第１の絶縁
性基板の表面に、前記固定電極より大きく、かつ前記ダ
ミーより小さいリング状のガラスから成る封止剤を、前
記固定電極と前記ダミーより厚く印刷し、前記固定電極
と前記可動電極または金属板とを平行に向き合わせて、
前記第１の絶縁性基板上の前記ダミーの上にスペーサー
を挟み所定の距離を保ち、400℃ないし500℃の温度で全
体を加熱して封止剤を溶かすことで前記絶縁性固定基板
と前記恒弾性可動電極板とを接着し、前記スペーサーを
抜きとって構成することを特徴とする静電容量式荷重セ
ンサーの製造方法である。
極とダミーとを同時に同じ厚さに形成して絶縁性固定基
板とし、第２の絶縁性基板の表面に導電性材料を用い可
動電極とダミーとを同時に同じ厚さに形成するかまたは
金属板を用いて恒弾性可動電極板とし、前記第１の絶縁
性基板の表面に、前記固定電極より大きく、かつ前記ダ
ミーより小さいリング状のガラスから成る封止剤を、前
記固定電極と前記ダミーより厚く印刷し、前記固定電極
と前記可動電極または金属板とを平行に向き合わせて、
前記第１の絶縁性基板上の前記ダミーの上にスペーサー
を挟み所定の距離を保ち、400℃ないし500℃の温度で全
体を加熱して封止剤を溶かすことで前記絶縁性固定基板
と前記恒弾性可動電極板とを接着し、前記スペーサーを
抜きとって構成することを特徴とする静電容量式荷重セ
ンサーの製造方法である。
本発明の一実施例を第１図、第２図に基づいて説明す
る。
る。
本発明の一実施例の第１図に示す静電容量式荷重セン
サー１は、縦、横、厚さの寸法が30mm×30mm×0.635mm
で、材質がアルミナの絶縁性固定基板２の上面に、直
径:23mmφ、厚さ10μｍ±５μｍの銀パラジウムから成
る固定電極６と、ダミー３と、矢印の固定電極の端子11
とを同時に同じ厚さに印刷する。ダミー３はリング状で
外径:34mmφ、内径:30mmφ、厚さ:10μｍ±５μｍの寸
法であり、固定電極６と、ダミー３と、固定電極の端子
11とを印刷した後、絶縁性固定基板２の上面に固定電極
６の中心に、同心円状に外径:28mmφ、内径:24mmφ、厚
さ:130μｍ±10μｍのリング状のガラス製封止剤５を印
刷する。封止剤５を印刷後、ダミー３の上に厚さ100μ
ｍのチタン板のスペーサー４を合わせて置き、恒弾性可
動電極板７とともに組立てる。組立て完了後、静電容量
荷重センサー１の全体を400℃ないし500℃で加熱して、
ガラスの封止剤５を溶かし、恒弾性可動電極板７と絶縁
性固定基板２はガラスの封止剤５で接着され、絶縁性固
定基板２と恒弾性可動電極板７をガラスで接着後、スペ
ーサー４をはずし、本発明の静電容量式荷重センサーと
する。従って、本発明による静電容量荷重センサーは固
定電極６と恒弾性可動電極板７の距離ｄ（以下ギャップ
の距離と称す）のばらつきがきわめて少ない静電容量荷
重センサーに構成される。
サー１は、縦、横、厚さの寸法が30mm×30mm×0.635mm
で、材質がアルミナの絶縁性固定基板２の上面に、直
径:23mmφ、厚さ10μｍ±５μｍの銀パラジウムから成
る固定電極６と、ダミー３と、矢印の固定電極の端子11
とを同時に同じ厚さに印刷する。ダミー３はリング状で
外径:34mmφ、内径:30mmφ、厚さ:10μｍ±５μｍの寸
法であり、固定電極６と、ダミー３と、固定電極の端子
11とを印刷した後、絶縁性固定基板２の上面に固定電極
６の中心に、同心円状に外径:28mmφ、内径:24mmφ、厚
さ:130μｍ±10μｍのリング状のガラス製封止剤５を印
刷する。封止剤５を印刷後、ダミー３の上に厚さ100μ
ｍのチタン板のスペーサー４を合わせて置き、恒弾性可
動電極板７とともに組立てる。組立て完了後、静電容量
荷重センサー１の全体を400℃ないし500℃で加熱して、
ガラスの封止剤５を溶かし、恒弾性可動電極板７と絶縁
性固定基板２はガラスの封止剤５で接着され、絶縁性固
定基板２と恒弾性可動電極板７をガラスで接着後、スペ
ーサー４をはずし、本発明の静電容量式荷重センサーと
する。従って、本発明による静電容量荷重センサーは固
定電極６と恒弾性可動電極板７の距離ｄ（以下ギャップ
の距離と称す）のばらつきがきわめて少ない静電容量荷
重センサーに構成される。
静電容量Ｃは、（１）式で与えられる。
ε：空気の誘電率 S:固定電極６の面積 d:ギャップの距離（固定電極と恒弾性可動電極板との距
離） 静電容量式荷重センサーの静電容量の値を決める
（１）式に於て、Ｓは固定電極の面積を示し、この場合
Ｓは精度よく製造出来るが、ｄは固定電極の面と恒弾性
可動電極板との距離を示し、本発明では固定電極を形成
する時、固定電極と同じ厚さのダミーも共に一緒に形成
され、又、恒弾性電極板とダミーとの間を決める空隙は
スペーサーの厚さで決まるため、ダミーの厚さ寸法のば
らつきを小さいものにすることが出来、本発明はばらつ
きのない静電容量式荷重センサーとすることが出来る。
離） 静電容量式荷重センサーの静電容量の値を決める
（１）式に於て、Ｓは固定電極の面積を示し、この場合
Ｓは精度よく製造出来るが、ｄは固定電極の面と恒弾性
可動電極板との距離を示し、本発明では固定電極を形成
する時、固定電極と同じ厚さのダミーも共に一緒に形成
され、又、恒弾性電極板とダミーとの間を決める空隙は
スペーサーの厚さで決まるため、ダミーの厚さ寸法のば
らつきを小さいものにすることが出来、本発明はばらつ
きのない静電容量式荷重センサーとすることが出来る。
第３図、第４図に本発明による静電容量式荷重センサ
ーの他の実施例を示す。第３図、第４図は、恒弾性可動
電極板に可動電極８を設けた例で、この場合、恒弾性可
動電極板上に可動電極８を形成する時、同時にダミー10
を恒弾性可動電極板上に設け、スペーサー４を絶縁性固
定基板上に設けてある固定電極形成時と同時に作ったダ
ミーとの間にスペーサー４を挿入し、ガラス融着するこ
とにより、電極厚さに影響を受けることのない精度のよ
い静電容量式荷重センサーとすることが出来る。
ーの他の実施例を示す。第３図、第４図は、恒弾性可動
電極板に可動電極８を設けた例で、この場合、恒弾性可
動電極板上に可動電極８を形成する時、同時にダミー10
を恒弾性可動電極板上に設け、スペーサー４を絶縁性固
定基板上に設けてある固定電極形成時と同時に作ったダ
ミーとの間にスペーサー４を挿入し、ガラス融着するこ
とにより、電極厚さに影響を受けることのない精度のよ
い静電容量式荷重センサーとすることが出来る。
以上、本発明により従来の静電容量式荷重センサーに
おいて静電容量Ｃも±６ないし10％の範囲でばらついて
いたものが±１％ないし２％の範囲でばらつきが抑ら
れ、極めて精度のよい静電容量式荷重センサーを提供出
来るようになった。
おいて静電容量Ｃも±６ないし10％の範囲でばらついて
いたものが±１％ないし２％の範囲でばらつきが抑ら
れ、極めて精度のよい静電容量式荷重センサーを提供出
来るようになった。
第１図は、本発明の静電容量式荷重センサーの組立図。 第２図は、本発明の静電容量式荷重センサーのA1−B1断
面図。 第３図は、本発明の静電容量式荷重センサーの組立図。 第４図は、本発明の静電容量式荷重センサーのA2−B2断
面図。 第５図は、従来の静電容量式荷重センサーの組立図。 第６図は、従来の静電容量式荷重センサーのA3−B3断面
図。１ ，1a……静電容量式荷重センサー。 2,2a……絶縁性固定基板。 3,10……ダミー。 4,4a……スペーサー。 5,5a……封止剤。 6,6a……固定電極。８……可動電極。 7,7a,9……恒弾性可動電極板。 11,11a……固定電極の端子。 12……固定電極の端子。 ｄ……絶縁性固定基板と恒弾性可動電極板との距離。 ｃ……静電容量。
面図。 第３図は、本発明の静電容量式荷重センサーの組立図。 第４図は、本発明の静電容量式荷重センサーのA2−B2断
面図。 第５図は、従来の静電容量式荷重センサーの組立図。 第６図は、従来の静電容量式荷重センサーのA3−B3断面
図。１ ，1a……静電容量式荷重センサー。 2,2a……絶縁性固定基板。 3,10……ダミー。 4,4a……スペーサー。 5,5a……封止剤。 6,6a……固定電極。８……可動電極。 7,7a,9……恒弾性可動電極板。 11,11a……固定電極の端子。 12……固定電極の端子。 ｄ……絶縁性固定基板と恒弾性可動電極板との距離。 ｃ……静電容量。
Claims (2)
- 【請求項１】同一表面に同じ厚さの導電性材料からなる
固定電極とダミーとを有する第１の絶縁性基板からなる
絶縁性固定基板と、金属板、または同一表面に同じ厚さ
の導電性材料からなる可動電極とダミーを有する第２の
絶縁性基板からなる恒弾性可動電極板とを、前記固定電
極と、前記可動電極あるいは前記金属板が、対向する様
に配置し、前記固定電極と前記可動電極あるいは前記金
属板との間隔を一定にし、ガラスにより封止したことを
特徴とする静電容量式荷重センサー。 - 【請求項２】第１の絶縁性基板の表面に導電性材料を用
い、固定電極とダミーとを同時に同じ厚さに形成して絶
縁性固定基板とし、第２の絶縁性基板の表面に導電性材
料を用い可動電極とダミーとを同時に同じ厚さに形成す
るかまたは金属板を用いて恒弾性可動電極板とし、前記
第１の絶縁性基板の表面に、前記固定電極より大きく、
かつ前記ダミーより小さいリング状のガラスから成る封
止剤を、前記固定電極と前記ダミーより厚く印刷し、前
記固定電極と前記可動電極または金属板とを平行に向き
合わせて、前記第１の絶縁性基板上の前記ダミーの上に
スペーサーを挟み所定の距離を保ち、400℃ないし500℃
の温度で全体を加熱して封止剤を溶かすことで前記絶縁
性固定基板と前記恒弾性可動電極板とを接着し、前記ス
ペーサーを抜きとって構成することを特徴とする静電容
量式荷重センサーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039886A JPH0833330B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 静電容量式荷重センサー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039886A JPH0833330B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 静電容量式荷重センサー及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01213531A JPH01213531A (ja) | 1989-08-28 |
| JPH0833330B2 true JPH0833330B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=12565460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039886A Expired - Lifetime JPH0833330B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 静電容量式荷重センサー及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833330B2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP63039886A patent/JPH0833330B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01213531A (ja) | 1989-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |