(57)【要約】【課題】移動体と検出電極との間に空隙を設けても移動体の変位を精度良く求めることのできる静電容量式検出装置を提供する。【解決手段】対象物と共にｘ方向に沿って移動する移動体１と、移動体１を挟み込む形で配置され且つ移動体１とそれぞれ離間する１対の検出電極２Ａ，２Ｂとを備え、移動体１を、ｘ方向に沿った変位に伴って各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の静電容量Ｃ０が変化する形状に形成し、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂを、ｘ方向と直交するｙ方向に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体を挟み込む形で配置され且つ前記移動体とそれぞれ離間する１対の検出電極とを備え、
前記移動体を、その前記一の方向に沿った変位に伴って前記各検出電極との間の静電容量が変化する形状に形成し、
前記移動体及び前記各検出電極を、前記一の方向と直交する方向に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成することを特徴とする静電容量式検出装置。
【請求項２】
前記各検出電極を同電位に接続することを特徴とする請求項１記載の静電容量式検出装置。
【請求項３】
前記各検出電極は、リジッド基板から成る複数の基板を積層して成る１対の多層基板にそれぞれ設けられ、且つ前記各検出電極を前記多層基板のうち内側の前記基板に形成することを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量式検出装置。
【請求項４】
前記リジッド基板は、セラミック基板から成ることを特徴とする請求項３記載の静電容量式検出装置。
【請求項５】
前記各多層基板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することを特徴とする請求項３又は４記載の静電容量式検出装置。
【請求項６】
前記各検出電極と電気的に接続される金属板から成る端子を有し、前記各検出電極と電気的に接続される電極パターンに前記端子を溶接して接続することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の静電容量式検出装置。
【請求項７】
前記各検出電極を挟んだ前記移動体とは反対側の位置に、それぞれシールド電極を配置することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の静電容量式検出装置。
【請求項８】
前記各検出電極はそれぞれ金属板から成り、前記金属板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量式検出装置。
【請求項９】
前記金属板のうち前記ケースから露出した部位の表面は、絶縁体で覆われることを特徴とする請求項８記載の静電容量式検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対象物の変位を求める静電容量式の検出装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の静電容量式変位センサは、固定電極と、固定電極に対して相対的に平行移動可能に対向配置された可動電極と、強誘電体板とを備える。固定電極は、強誘電体板の一面に形成され、可動電極は、強誘電体板の他面上に摺接可能に配置されている。そして、測定子に連動して可動電極が強誘電体板上を相対移動することによる可動電極と固定電極とのオーバーラップ面積の変化から、静電容量の変化を検出する。この静電容量の変化により、測定子の移動距離を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０３−１２３８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、強誘電体板上を可動電極（移動体）が摺動する構成となっている。このため、可動電極が強誘電体板に引っ掛かる等して可動電極の移動が妨げられ、応答性が劣化する虞がある。また、可動電極が強誘電体上を摺動することにより、摩耗粉が発生する虞がある。
【０００５】
この問題を解決すべく、可動電極と強誘電体板との間に空隙を設けることが考えられる。しかしながら、この場合には、装置を取り付けるとき、或いは装置に外部から振動が加えられるときに、可動電極及び強誘電体板の取付位置にばらつきが生じる虞がある。取付位置にばらつきが生じると、ばらつきに依って可動電極と固定電極（検出電極）との間の静電容量が変動するため、可動電極の変位を精度良く求めることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、移動体と検出電極との間に空隙を設けても移動体の変位を精度良く求めることのできる静電容量式検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の静電容量式検出装置は、対象物と共に一の方向に沿って移動する移動体と、前記移動体を挟み込む形で配置され且つ前記移動体とそれぞれ離間する１対の検出電極とを備え、前記移動体を、その前記一の方向に沿った変位に伴って前記各検出電極との間の静電容量が変化する形状に形成し、前記移動体及び前記各検出電極を、前記一の方向と直交する方向に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成することを特徴とする。
【０００８】
この静電容量式検出装置において、前記各検出電極を同電位に接続することが好ましい。
【０００９】
この静電容量式検出装置において、前記各検出電極は、リジッド基板から成る複数の基板を積層して成る１対の多層基板にそれぞれ設けられ、且つ前記各検出電極を前記多層基板のうち内側の前記基板に形成することが好ましい。
【００１０】
この静電容量式検出装置において、前記リジッド基板は、セラミック基板から成ることが好ましい。
【００１１】
この静電容量式検出装置において、前記各多層基板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することが好ましい。
【００１２】
この静電容量式検出装置において、前記各検出電極と電気的に接続される金属板から成る端子を有し、前記各検出電極と電気的に接続される電極パターンに前記端子を溶接して接続することが好ましい。
【００１３】
この静電容量式検出装置において、前記各検出電極を挟んだ前記移動体とは反対側の位置に、それぞれシールド電極を配置することが好ましい。
【００１４】
この静電容量式検出装置において、前記各検出電極はそれぞれ金属板から成り、前記金属板の少なくとも一部を樹脂製のケースに一体成形することが好ましい。
【００１５】
この静電容量式検出装置において、前記金属板のうち前記ケースから露出した部位の表面は、絶縁体で覆われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、移動体及び各検出電極を、移動体の変位する一の方向と直交する方向に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成している。また、本発明では、移動体を１対の検出電極で挟み込み、且つ移動体と各検出電極との間に所定の間隔を空けている。このため、本発明では、移動体及び各検出電極の取付位置にばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量の変動が殆どない。したがって、本発明では、移動体と各検出電極との間に空隙を設けても移動体の変位を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｘ方向から見た平面図である。
【図２】本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態２を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｘ方向から見た平面図である。
【図３】本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態３を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）はｘ方向から見た断面図である。
【図４】同上の静電容量式検出装置における要部の説明図で、（ａ）は第１多層基板を構成する各基板を示す平面図で、（ｂ）は第２多層基板を構成する各基板を示す平面図で、（ｃ）は各多層基板を組み立てた状態の斜視図である。
【図５】本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態４を示す図で、（ａ）は検出電極を示す平面図で、（ｂ）はケースを一体成形する前の状態の斜視図で、（ｃ）は（ｂ）においてＩＣチップを封止した状態の斜視図で、（ｄ）はケースを一体成形した状態の斜視図で、（ｅ）は（ｄ）のｘ方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態１について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。本実施形態は、図１に示すように、移動体１と、１対の検出電極２Ａ，２Ｂとを備える。
【００１９】
移動体１は、金属板から成り、変位を求める対象物（図示せず）に取り付けられる。なお、移動体１は、対象物に中間部材（図示せず）を介して取り付けられてもよいし、対象物に直接取り付けられてもよい。更には、移動体１が対象物の一部であってもよい。移動体１は、対象物と共にｘ方向（一の方向）に沿って移動する。したがって、この移動体１の変位を求めることで、対象物の変位を求めることができる。
【００２０】
移動体１は、平面視で矩形状の第１部位１０と、第１部位１０からｘ方向に沿って突出する第２部位１１とを一体に形成して成る。第２部位１１は、そのｙ方向の幅寸法がｘ方向に沿って連続的に変化する形状に形成している。本実施形態では、移動体１の第２部位１１が各検出電極２Ａ，２Ｂと対向する範囲が、移動体１のｘ方向の変位を求める有効範囲となる。
【００２１】
検出電極２Ａ，２Ｂは、何れもｙ方向に長尺な平面視で矩形状の金属板から成る。各検出電極２Ａ，２Ｂは、ｚ方向に沿って所定の間隔を空けて配置される。移動体１は、これら検出電極２Ａ，２Ｂに挟まれた空間内を進退自在に移動するように配置され、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間もそれぞれ所定の間隔を空けている。各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、移動体１のｘ方向の変位によって増減する。すなわち、移動体１のｘ方向変位により、各検出電極２Ａ，２Ｂの移動体１と対向する面積が増減するため、静電容量Ｃ０も増減する。
【００２２】
この静電容量Ｃ０を外部の処理部（図示せず）で検出し、処理することにより、移動体１のｘ方向の変位を求めることができる。例えば、処理部は、静電容量Ｃ０を電圧に変換するＣＶ変換回路（図示せず）と、当該電圧の増減に基づいて移動体１のｘ方向の変位を演算する演算回路（図示せず）とで構成することができる。勿論、処理部の構成はこれに限定されず、静電容量Ｃ０に基づいて移動体１のｘ方向の変位を求めるものであれば他の構成でもよい。
【００２３】
なお、移動体１の形状は本実施形態の形状に限定されるものではなく、有効範囲内において、移動体１のｘ方向の変位に伴って静電容量Ｃ０が増減する形状であればよい。また、移動体１は、必ずしも有効範囲内において途切れることなく連続した形状である必要はなく、複数に分割したものであってもよい。この構成であっても、有効範囲において、移動体１のｘ方向の変位に伴って静電容量Ｃ０がほぼ連続的に変化するため、移動体１の変位を求めることができる。
【００２４】
また、ｚ方向において検出電極２Ａを挟んだ移動体１の反対側、及びｚ方向において検出電極２Ｂを挟んだ移動体１の反対側には、図示しないが金属パターンから成るシールド電極をそれぞれ設けている。したがって、シールド電極を挟んで各検出電極２Ａ，２Ｂと反対側の位置に他の物体が存在したとしても、当該物体の存在によって静電容量Ｃ０が変化することはない。また、シールド電極を備えることで、ノイズによる静電容量Ｃ０の変動も防止することができる。
【００２５】
各検出電極２Ａ，２Ｂ及びシールド電極は、絶縁性を有する材料から成るリジッド基板上に形成してもよい。リジッド基板は、フレキシブル基板と比較して剛性が高いので、各検出電極２Ａ，２Ｂ及びシールド電極の形状の安定性を向上することができる。また、後述の実施形態３のように、リジッド基板は多層化が容易であるので、シールド電極を配置するのにも適している。
【００２６】
また、リジッド基板としてはセラミック基板を用いてもよい。セラミック基板は、耐熱性、剛性に優れた基板であるため、高温下での使用や製造に対しても形状が安定する。また、セラミック基板は、耐薬品性や耐オイル性にも優れた基板であるため、外気に晒された状態での使用にも耐え得る。
【００２７】
ここで、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの位置関係は一定であることが望ましい。しかしながら、既に課題でも述べたように、装置を取り付けるとき、或いは装置に外部から振動が加えられるときに、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にばらつきが生じる虞がある。
【００２８】
そこで、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２を移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１よりも大きくすることで、取付位置のｙ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。具体的には、図１（ｂ）に示すように、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における一方（同図の右側）の端部が、移動体１のｙ方向における一方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。同様に、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における他方（同図の左側）の端部が、移動体１のｙ方向における他方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。すなわち、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２が、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１よりも２σだけ大きくなっている。
【００２９】
このため、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとのｙ方向における相対的な位置が所定寸法δの範囲でずれたとしても、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの対向面積は不変である。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ２の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂで移動体１を挟み込む構成とすることにより、取付位置のｚ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。以下、この構成について説明する。
【００３１】
検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、ｚ方向において移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとが重なり合う部位における静電容量Ｃ１と、重なり合わない部位における静電容量Ｃ２との合成容量である。静電容量Ｃ１は、移動体１と検出電極２Ａとの間の静電容量Ｃ１０と、移動体１と検出電極２Ｂとの間の静電容量Ｃ１１との直列合成容量となる。ここで、誘電率をε、各検出電極２Ａ，２Ｂの移動体１と対向する面積をＳ（ｘ）、移動体１と検出電極２Ａとの間のギャップをＧ１、移動体１と検出電極２Ｂとの間のギャップをＧ２とすると、各静電容量Ｃ１０，Ｃ１１は次式で表される。
【００３２】
Ｃ１０＝ε・Ｓ（ｘ）／Ｇ１
Ｃ１１＝ε・Ｓ（ｘ）／Ｇ２
したがって、これらの合成容量である静電容量Ｃ１は、次式で表される。
【００３３】
Ｃ１＝ε・Ｓ（ｘ）／（Ｇ１＋Ｇ２）
ここで、検出電極２Ａ，２Ｂ間のギャップをＧ０、移動体１のｚ方向の厚み寸法をＴ１とすると、Ｇ１＋Ｇ２＝Ｇ０−Ｔ１となり、Ｇ１＋Ｇ２は定数となる。このため、静電容量Ｃ１は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、取付位置のｚ方向のばらつきによっては殆ど変化しない。
【００３４】
また、静電容量Ｃ２は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては変化しない。すなわち、静電容量Ｃ１，Ｃ２の合成容量である検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては殆ど変化しない。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。
【００３５】
上述のように、本実施形態では、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂを、移動体１の変位する一の方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に沿った所定範囲での相対的な変位によっては対向面積が変化しない寸法で形成している。また、本実施形態では、移動体１を１対の検出電極２Ａ，２Ｂで挟み込み、且つ移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間に所定の間隔を空けている。このため、本実施形態では、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向又はｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どない。したがって、本実施形態では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間に空隙を設けても移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。
【００３６】
（実施形態２）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態２について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図２（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、実施形態１で説明した事項については、特に断りの無い限り説明を省略する。本実施形態は、図２に示すように、各検出電極２Ａ，２Ｂのｘ方向における一端部（図２（ａ）における左端部）を連結部２Ｃで連結している。また、本実施形態では、図２に示すように、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１を、検出電極２のｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも大きくしている。
【００３７】
本実施形態では、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１を各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも大きくすることで、取付位置のｙ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。具体的には、図２（ｂ）に示すように、移動体のｙ方向における一方（同図の右側）の端部が、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における一方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。同様に、移動体１のｙ方向における他方（同図の左側）の端部が、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向における他方の端部よりも所定寸法δだけ余裕を持つようにしている。すなわち、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１が、各検出電極２Ａ，２Ｂのｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも２σだけ大きくなっている。
【００３８】
このため、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとのｙ方向における相対的な位置が所定寸法δの範囲でずれたとしても、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの対向面積は不変である。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ２の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。
【００３９】
また、本実施形態でも、各検出電極２Ａ，２Ｂで移動体１を挟み込む構成とすることにより、取付位置のｚ方向のばらつきによる静電容量Ｃ０の変動を抑制している。以下、この構成について説明する。検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、実施形態１と同様に、ｚ方向において移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとが重なり合う部位における静電容量Ｃ１と、重なり合わない部位における静電容量Ｃ２との合成容量である。本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂを連結部２Ｃで連結していることにより、各検出電極２Ａ，２Ｂは同電位となっている。したがって、静電容量Ｃ１は、移動体１と検出電極２Ａとの間の静電容量Ｃ１０と、移動体１と検出電極２Ｂとの間の静電容量Ｃ１１との並列合成容量となる。
【００４０】
ここで、ｚ方向において移動体１が各検出電極２Ａ，２Ｂの間の中心に位置する場合を基準とし、このときの移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間のギャップをＧ３とする（図２（ｂ）参照）。そして、移動体１がｚ方向に沿った一方の向き（同図における下向き）にΔだけずれた場合を考える。このときの静電容量Ｃ１０，Ｃ１１は次式で表される。
【００４１】
Ｃ１０＝ε・Ｓ（ｘ）／（Ｇ３＋Δ）
Ｃ１１＝ε・Ｓ（ｘ）／（Ｇ３−Δ）
したがって、これらの合成容量であるＣ１は、次式のようにΔの２次関数で表される。
【００４２】
Ｃ１＝２・Ｇ３・ε・Ｓ（ｘ）／Ｇ３２（１−（Δ／Ｇ３）２）
ここで、Δ≪Ｇ３であることから、（Δ／Ｇ３）２も非常に小さい値となるので、ｚ方向の変位による静電容量Ｃ１への影響が非常に小さくなる。更に、各検出電極２Ａ，２Ｂは連結部２Ｃで一体に形成されていることから、検出電極２Ａ，２Ｂ間のギャップの変動は加工時のばらつきのみに限定される。このため、静電容量Ｃ１は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、取付位置のｚ方向のばらつきによっては殆ど変化しない。
【００４３】
仮に、検出電極２Ａ，２Ｂで移動体１を挟み込む構造ではなく、移動体１と平行な１枚の金属板を検出電極とした場合は、検出電極と移動体１との間の静電容量はＣ１となり、Δの１次関数で表される。この場合は、ｚ方向の変位による静電容量Ｃ０への影響が大きくなり、好ましくない。
【００４４】
また、静電容量Ｃ２は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては殆ど変化しない。すなわち、静電容量Ｃ１，Ｃ２の合成容量である検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は、移動体１のｘ方向の変位によってのみ変化し、ｚ方向の変位によっては殆ど変化しない。したがって、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どないため、移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、２枚の検出電極２Ａ，２Ｂを連結部２Ｃで連結した構造となっているため、互いに分離した検出電極２Ａ，２Ｂを用いる場合と比較して静電容量Ｃ０が大きくなり、ＳＮ比を向上させることができる。
【００４６】
上述のように、本実施形態では、実施形態１と同様に、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂの取付位置にｙ方向又はｚ方向のばらつきが生じても、ばらつきに依る静電容量Ｃ０の変動が殆どない。したがって、本実施形態では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間に空隙を設けても移動体１のｘ方向の変位を精度良く求めることができる。
【００４７】
なお、移動体１のｙ方向の幅寸法Ｗ１は、実施形態１と同様に、検出電極２のｙ方向の幅寸法Ｗ２よりも小さくてもよい。すなわち、移動体１及び各検出電極２Ａ，２Ｂがｙ方向に所定範囲内で相対的に変位したとしても、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの対向面積が不変となる構成であればよい。
【００４８】
（実施形態３）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態３について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図３（ａ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、実施形態１，２で説明した事項については、特に断りの無い限り説明を省略する。本実施形態は、図３，４に示すように、検出電極２Ａを形成した多層基板Ｐ１と、検出電極２Ｂを形成した多層基板Ｐ２と、各多層基板Ｐ１，Ｐ２を保持するケース５とを備える。移動体１は、各多層基板Ｐ１，Ｐ２の間において、ｘ方向に沿って変位する。
【００４９】
多層基板Ｐ１は、図４（ａ）に示すように、複数（本実施形態では４枚）の基板Ｐ１０〜Ｐ１３を積層して成る。各基板Ｐ１０〜Ｐ１３は、何れも平面視で矩形状のリジッド基板から成り、本実施形態ではセラミック基板である。各基板Ｐ１０〜Ｐ１３は、移動体１に近い方から、Ｐ１３，Ｐ１２，Ｐ１１，Ｐ１０の順にｚ方向に沿って積層している。
【００５０】
基板Ｐ１２の一面（図４（ａ）における紙面奥側の面）には、検出電極２Ａを形成している。また、各基板Ｐ１１，Ｐ１２の一面（図４（ａ）における紙面奥側の面）には、シールド電極Ｓ１をそれぞれ形成している。このシールド電極Ｓ１は、実施形態１のシールド電極と同様の機能を有する。なお、基板Ｐ１２では、検出電極２Ａと離間してシールド電極Ｓ１を形成している。
【００５１】
各基板Ｐ１１〜Ｐ１３の端部（図４（ａ）における下端部）には、ｘ方向に沿って一定の間隔を空けて、１対のスルーホールＴ１をそれぞれ貫設している。また、基板Ｐ１３の一面（図４（ａ）における紙面奥側の面）における端部（図４（ａ）における下端部）には、金属膜から成る矩形状の電極パターンＥ１を１対形成している。検出電極２Ａは、導体及びスルーホールＴ１を介して、一方（図４（ａ）における左側）の電極パターンＥ１と接続している。また、シールド電極Ｓ１は、導体及びスルーホールＴ１を介して、他方（図４（ａ）における右側）の電極パターンＥ１に接続している。
【００５２】
多層基板Ｐ２は、図４（ｂ）に示すように、複数（本実施形態では４枚）の基板Ｐ２０〜Ｐ２３を積層して成る。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、何れも平面視で矩形状のリジッド基板から成り、本実施形態ではセラミック基板である。各基板Ｐ２０〜Ｐ２３は、移動体１に近い方から、Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の順にｚ方向に沿って積層している。
【００５３】
基板Ｐ２１の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）には、検出電極２Ｂを形成している。また、各基板Ｐ２１，Ｐ２２の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）には、シールド電極Ｓ１をそれぞれ形成している。なお、基板Ｐ２１では、検出電極２Ａと離間してシールド電極Ｓ１を形成している。
【００５４】
各基板Ｐ２０〜Ｐ２２の中央部及び端部（図４（ｂ）における下端部）には、ｘ方向に沿って一定の間隔を空けて、１対のスルーホールＴ１をそれぞれ貫設している。また、基板Ｐ２０の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）における中央部には、金属膜から成る１対の電極パターンＥ１を形成している。検出電極２Ｂは、導体及びスルーホールＴ１を介して、中央部における一方（図４（ｂ）における左側）の電極パターンＥ１と接続している。また、シールド電極Ｓ１は、導体及びスルーホールＴ１を介して、中央部における他方（図４（ｂ）における右側）の電極パターンＥ１に接続している。また、基板Ｐ２０の一面（図４（ｂ）における紙面手前側の面）における端部（図４（ｂ）における下端部）には、３つの電極パターンＥ２を形成している。
【００５５】
各基板Ｐ１３，Ｐ２０の一方の電極パターンＥ１は、金属板から成る連結片３を介して互いに接続されている。また、各基板Ｐ１３，Ｐ２０の他方の電極パターンＥ１は、同じく連結片３を介して互いに接続されている。これら連結片３は、各多層基板Ｐ１，Ｐ２、ひいては各検出電極２Ａ，２Ｂをｚ方向において互いに離間する形で支持している。更に、基板Ｐ２０の各電極パターンＥ２には、金属板から成る端子４の一端部をそれぞれ接続している。
【００５６】
ここで、各連結片３及び各端子４は、各電極パターンＥ１，Ｅ２に溶接して接続している。この構成では、半田付けや圧接により接続する構成と比較して、機械的な強度を高めることができる。また、この構成では、溶接部位が高温や外部の応力に対しても強いので、検出装置を構成する際に一体成形を用いる場合にも適している。
【００５７】
多層基板Ｐ２の一面（図４（ｃ）における上面）には、実施形態１で述べた処理部を構成するＩＣチップ６を実装している。このＩＣチップ６は、多層基板Ｐ２上に形成される導体を介して各電極パターンＥ１，Ｅ２に接続している。したがって、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０に基づく移動体１のｘ方向の変位をＩＣチップ６で演算し、その結果を変位信号として各端子４から外部の装置（図示せず）に与えている。また、ＩＣチップ６は、封止樹脂６０により封止している。
【００５８】
各多層基板Ｐ１，Ｐ２は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ｙ方向に沿って長尺な樹脂製のケース５に一体成形している。ケース５は、各多層基板Ｐ１，Ｐ２の一部を除いて覆う。したがって、各多層基板Ｐ１，Ｐ２のうち各検出電極２Ａ，２Ｂが形成された部位がケース５から露出する（図４（ａ），（ｂ）に示す露出部分を参照）。したがって、スルーホールＴ１及び各電極パターンＥ１，Ｅ２は、ケース５により覆われるために外部に露出することがない。このため、各検出電極２Ａ，２Ｂの外部に対する絶縁性を確保することができる。
【００５９】
また、ケース５の長手方向の一端部（図３（ｂ）における右端部）には、各端子４の一部を外部に臨ませるように開口したコネクタ５０を形成している。このコネクタ５０を外部の装置に接続することにより、各端子４を外部の装置に接続することができる。
【００６０】
上述のように、本実施形態では、各多層基板Ｐ１，Ｐ２のうち内側の基板Ｐ１２，Ｐ２１にそれぞれ検出電極２Ａ，２Ｂを形成している。したがって、本実施形態では、各検出電極２Ａ，２Ｂが外部に露出することがないため、各検出電極２Ａ，２Ｂの外部に対する絶縁性を確保することができる。なお、各検出電極２Ａ，２Ｂは、本実施形態のように、各多層基板Ｐ１，Ｐ２の内側の基板のうち最も移動体１に近い基板にそれぞれ形成するのが望ましい。この構成では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の静電容量Ｃ０を検出し易く、増幅回路が必要である場合にもその増幅率を極力小さく抑えることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、連結片３を介して各検出電極２Ａ，２Ｂが同電位となっているため、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は実施形態２で説明した値で表される。勿論、各検出電極２Ａ，２Ｂは必ずしも連結片３を介して同電位となる必要はなく、互いに電気的に独立した構成であってもよい。この構成であれば、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は実施形態１で説明した値で表される。
【００６２】
また、本実施形態では、ＩＣチップ６を多層基板Ｐ２上に実装することで検出装置の一部としているが、ＩＣチップ６は本実施形態とは異なる外部の装置に組み込まれるものであってもよい。
【００６３】
（実施形態４）
以下、本発明に係る静電容量式検出装置の実施形態４について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図５（ｂ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を規定する。また、実施形態１〜３で説明した事項については、特に断りの無い限り説明を省略する。本実施形態は、図５に示すように、各検出電極２Ａ，２Ｂを第１金属板２で構成し、ＩＣチップ６を第２金属板７に実装している。なお、図示していないが、移動体１は、各検出電極２Ａ，２Ｂの間において、ｘ方向に沿って変位する。
【００６４】
第１金属板２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、１枚の金属板を加工することで、１対の検出電極２Ａ，２Ｂと、各検出電極２Ａ，２Ｂを連結する連結片２Ｃと、接続片２Ｄとを一体に形成して成る。本実施形態では、連結片２Ｃを介して各検出電極２Ａ，２Ｂが同電位となっているため、各検出電極２Ａ，２Ｂ間の静電容量Ｃ０は実施形態２で説明した値で表される。接続片２Ｄは、ワイヤボンディングにより後述する第２金属板７に実装されるＩＣチップ６に接続している。
【００６５】
第２金属板７は、第１金属板２とｙ方向において離間して設けられ、その一面（図５（ｂ）における上面）にはＩＣチップ６を実装している。ＩＣチップ６０は、図５（ｃ）に示すように、封止樹脂６０により封止している。また、第２金属板７の端部（図５（ｂ）における右端部）には、３つの端子４を設けている。各端子４のうちｘ方向における中央の端子４は、第２金属板７と一体に形成されている。また、他の２つの端子４は、第２金属板７とは離間して設けられており、ワイヤボンディングによりＩＣチップ６に接続している。
【００６６】
各金属板２，７は、図５（ｄ），（ｅ）に示すように、ｙ方向に沿って長尺な樹脂製のケース５に一体成形している。ケース５は、第１金属板２の一部を除いて覆う。したがって、第１金属板２のうち各検出電極２Ａ，２Ｂが形成された部位がケース５から露出する（図５（ａ）に示す破線部分を参照）。各検出電極２Ａ，２Ｂの露出部分の表面には、予め絶縁処理を行なっている。この絶縁処理により、各検出電極２Ａ，２Ｂの表面が絶縁体で覆われるので、各検出電極２Ａ，２Ｂの外部に対する絶縁性を確保している。絶縁処理としては、例えばセラミックスや窒化ホウ素によるコーティング、高分子塗料の塗装が考えられる。その他、各金属板２，７の表面を酸化する方法も考えられる（例えば、各金属板２，７がアルミニウムであれば、厚みのあるアルマイト層を形成する）。その他、ケース５の成形後に、ケース５から露出する部位（各検出電極２Ａ，２Ｂ）に対してワニス処理を施すことで絶縁処理を行なってもよい。
【００６７】
上述のように、本実施形態では、基板の代わりに金属板を用いて各検出電極２Ａ，２Ｂを構成している。したがって、本実施形態では、基板を用いて構成する場合と比較して部品点数が少なくて済むので、製造コストを低減することができる。また、本実施形態では、基板を用いて構成する場合と比較して、電気配線の数も少なくて済む。このため、本実施形態では、配線の断線等が起こり難く、信頼性を向上させることができる。
【００６８】
更に、本実施形態では、表面を絶縁体で覆われた各検出電極２Ａ，２Ｂを外部に露出させているので、各検出電極２Ａ，２Ｂと移動体１とのギャップが最小となる。したがって、本実施形態では、移動体１と各検出電極２Ａ，２Ｂとの間の静電容量Ｃ０を検出し易く、感度を向上させることができる。
【００６９】
なお、第１金属板２と第２金属板７とを同一のフープ材から形成し、ＩＣチップ６の実装、及びワイヤボンディングの後に分断してもよい。この場合には、少なくとも分断した部位については絶縁処理を行う必要がある。
【００７０】
また、本実施形態では、ＩＣチップ６を第２金属板７上に実装することで検出装置の一部としているが、ＩＣチップ６は本実施形態とは異なる外部の装置に組み込まれるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  移動体
２Ａ，２Ｂ  検出電極
【図１】
2014126454.tif 000003
【図２】
2014126454.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014126454.tif 000006
【図５】
2014126454.tif 000007