(57)【要約】【課題】組立てが容易で、かつ安価な静電容量式センサを提供する。【解決手段】固定基板１０に形成された固定電極と、該固定電極に対向配置され、該固定電極との距離が変位可能に設けられている可動電極３０とを有し、前記固定電極と可動電極３０とで構成される容量素子の静電容量に基づいて前記変位を検出する静電容量式センサにおいて、前記固定電極は、前記容量素子を形成し検出系に接続される検出電極１１ａと、接続電極１１ｂとからなり、前記可動電極３０は、前記検出電極１１ａに対向配置され、前記可動電極３０の一部（３０ａ）が前記接続電極１１ｂと密着配置されることにより容量結合され、前記可動電極３０には接続電極１１ｂを介して前記容量素子に印加するロウレベルとハイレベルとに交互に変化する駆動信号が入力される。【選択図】      図４
2004212124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定基板に形成された固定電極と、前記固定電極に対向配置され、該固定電極との距離が変位可能に設けられている可動電極とを有し、前記固定電極と可動電極とで構成される容量素子の静電容量に基づいて前記変位を検出する静電容量式センサにおいて、
前記固定電極は、前記容量素子を形成し検出系に接続される検出電極と、接続電極とからなり、
前記可動電極は、前記検出電極に対向配置されると共に、前記可動電極と前記接続電極とが容量結合されるように、前記可動電極の一部と前記接続電極とが絶縁膜を介して積層され、
前記容量素子を構成する前記検出電極と前記可動電極との間には、ロウレベルとハイレベルとに交互に変化する駆動信号が前記接続電極を介して印加されることを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記可動電極は、スペーサを介して前記接続電極と積層され容量結合されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記可動電極は金属板からなり、該金属板の表面に前記絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記変位は揺動動作によるものであり、前記金属板はステンレスにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
前記接続電極は、前記検出電極を包囲するように前記固定基板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記駆動信号のうちロウレベルはグランド電位で、かつハイレベルは電源電圧であり、前記固定基板にはグランド電位となるグランド層が形成されていると共に、前記可動電極に前記接続電極を介して前記駆動信号が印加され、
前記検出電極は、グランド電位または電源電圧が印加される前記可動電極と前記固定基板のグランド層とで挟まれるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の静電容量式センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電容量の変化により傾斜状態、加速度、衝撃等を検知する静電容量式センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、従来の静電容量式センサの処理回路の構成が記載されている。この従来の静電容量式センサの処理回路の構成を図９に示す。
同図において、入力端子Ｔ１には、図示されていない交流信号発生源から、所定周波数の矩形波信号が与えられる。７１、７２はインバータ素子であり、インバータ素子７２の後段には抵抗素子７３が接続されている。
【０００３】
インバータ素子７１の出力端と抵抗素子７３の出力端はそれぞれバッファ素子７５、７６を介してＥＸ−ＯＲ素子７４に接続されており、このＥＸ−ＯＲ素子７４の出力端はそのまま出力端子Ｔ２に接続されている。
また、抵抗素子７３の出力端には、容量素子Ｃの一方の電極が接続され、この容量素子Ｃの他方の電極は接地されている。この容量素子Ｃが、測定対象となる容量素子、すなわちセンサに形成されている容量素子である。
図１０は、図９に示す処理回路の各点における信号波形を示す図である。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０２０７３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した静電容量式センサでは、容量素子Ｃの電極と検出系（駆動系を含む、以下同様）とは直流的に接続するように構成されていた。すなわち、センサを構成する筐体の一部にコネクタを設け、このコネクタに配線等を介して容量素子Ｃの電極と検出系とを接続するか、あるいは接続部を、かしめ等により接合するように構成されていた。
このために、センサの組立てに手間がかかり、また、容量素子の電極と検出系の接続部分に導電性をもたせるため金メッキ等の表面処理を施す等の配慮が必要であるという問題が有った。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、組立てが容易で、かつ安価な静電容量式センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、固定基板に形成された固定電極と、前記固定電極に対向配置され、該固定電極との距離が変位可能に設けられている可動電極とを有し、前記固定電極と可動電極とで構成される容量素子の静電容量に基づいて前記変位を検出する静電容量式センサにおいて、前記固定電極は、前記容量素子を形成し検出系に接続される検出電極と、接続電極とからなり、前記可動電極は、前記検出電極に対向配置されると共に、前記可動電極と前記接続電極とが容量結合されるように、前記可動電極の一部と前記接続電極とが絶縁膜を介して積層され、前記容量素子を構成する前記検出電極と前記可動電極との間には、ロウレベルとハイレベルとに交互に変化する駆動信号が前記接続電極を介して印加されることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、従来の静電容量式センサのように、容量素子が検出系と直流的に接続されていないので、直流的に接続する場合に必要な容量素子の電極と検出系とを半田付け、または、かしめ等により接続することは不要となり、上記容量素子の電極（可動電極）と検出系（接続電極）との接続部分を積層させるだけでよいので、組立てが容易になる。
また、上記接続部分に導電性をもたせるため金メッキを施す等の配慮も不要になるという効果が有る。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電容量式センサにおいて、前記可動電極は、スペーサを介して前記接続電極と積層され容量結合されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、可動電極は、スペーサを介して接続電極と積層され容量結合されるので、検出電極と可動電極との間のギャップを適切に設定できるという効果が有る。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の静電容量式センサにおいて、前記可動電極は金属板からなり、該金属板の表面に前記絶縁膜が形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、可動電極は金属板からなるので、意図的に形成した絶縁膜のみならず、金属板表面に自然に形成される酸化膜等を利用することもできる。
また、金属板表面の絶縁膜は極めて薄く形成できるので、接続電極と可動電極とにより構成される接続容量の容量値は、可動電極と検出電極とで形成される容量素子の容量値に比してはるかに大きくすることができる。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の静電容量式センサにおいて、前記変位は揺動動作によるものであり、前記金属板はステンレスにより形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、可動電極である金属板が弾力性を有するステンレスで形成されているので、揺動に対して大きく変位し、それ故検出信号として大きな信号が得られるという効果が有る。また、ステンレスは、自然な状態で均一な絶縁膜が形成される材料であるので、可動電極と接続電極とを容量結合させるために、別途特別な処理を必要としない。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の静電容量式センサにおいて、前記接続電極は、前記検出電極を包囲するように前記固定基板上に形成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、接続電極と可動電極とを広い面積で両者を容量結合させることができ、その容量値を大きくすることが可能となる。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の静電容量式センサにおいて、前記駆動信号のうちロウレベルはグランド電位で、かつハイレベルは電源電圧であり、前記固定基板にはグランド電位となるグランド層が形成されていると共に前記可動電極に前記接続電極を介して前記駆動信号が印加され、前記検出電極は、グランド電位または電源電圧が印加される前記可動電極と前記固定基板のグランド層とで挟まれるように形成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、検出電極は、グランド電位または電源電圧に設定される可動電極と前記固定基板のグランド層とで挟まれるように形成されているので、外来ノイズの影響を受けにくく、センサを構成する容量素子の静電容量が小さくとも、精度良く検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る静電容量センサの構造を、図４乃至図７を参照して説明する。図４は、本発明の実施形態に係る静電容量センサの全体構成を示す概略断面図、図５は本発明の実施形態に係る静電容量センサの全体構成を示す分解斜視図、図６は基板の平面図、図７は基板に対向して設けられている金属板（可動電極）の平面図である。
【００１３】
本発明の実施形態に係る静電容量式センサ１００は、図４に示すように、基板１０の上面１１Ｓ側に電気信号を検出するための検出部２００を備え、基板１０の下面１３Ｒ側に検出部２００から検出された電気信号を処理する回路素子３００を備えて構成されている。本実施形態では、検出部２００は静電容量式の傾斜センサとして構成され、回路素子３００としてはＩＣ（集積回路）のベアチップが用いられている。
【００１４】
検出部２００は、静電容量式センサ１００の傾斜を容量変化として検出する静電容量式の傾斜センサであり、図５に示すように、基板（固定基板）１０の上面１１Ｓ上に形成された四つの検出電極１１ａと、これらの検出電極１１ａに対向する金属板（可動電極）３０と、この金属板３０にひねり変形を加えるための錘４０とを備えて構成されている。
【００１５】
図６に示すように、基板１０の上面１１Ｓの中央部には四つの検出電極１１ａが碁盤目状に形成され、上面１１Ｓの外周部には四つの検出電極１１ａを囲むように四角枠状の接続電極１１ｂが形成されている。基板１０に形成される固定電極は検出電極１１ａと接続電極１１ｂとで構成される。
接続電極１１ｂは、基板１０に設けられた図示してないスルーホール電極や配線パターン等を介して基板１０の裏面側に実装された回路素子３００の駆動信号用の端子（図示せず）に接続されている。
【００１６】
また、基板１０の上面１１Ｓに形成された四つの検出電極１１ａの中心部には金属板３０を支持する支持用突起１２が形成されている。
そして、接続電極１１ｂ上には矩形枠状をなした金属製（ステンレス製の板材）の導電性スペーサ２０が配され、このスペーサ２０上に可動電極を構成する薄い金属板３０が積重されている。
【００１７】
この金属板３０と検出電極１１ａとの間隔は支持用突起１２及びスペーサ２０の厚みによって一定に保持され、金属板３０と四つの検出電極１１ａとにより四つの容量可変式の信号検出用コンデンサが形成されている。したがって、金属板（可動電極）３０は、スペーサ２０、接続電極１１ｂ、基板１０のスルーホール電極、配線パターン等を介して回路素子３００の駆動信号用の端子に導通接続されている。また、金属板３０及びスペーサ２０の表面には図示していないが絶縁膜（酸化膜等）が形成されている。
【００１８】
ここで、金属板（可動電極）３０は、スペーサ２０を介して接続電極１１ｂと積層され、金属板３０及びスペーサ２０の表面に絶縁膜が形成されているために、金属板３０と接続電極１１ｂとの間に容量が形成され、容量結合されることとなる。後述するように、接続電極１１ｂが上述した四つの容量可変式の信号検出用コンデンサに駆動信号を供給する駆動信号源側に接続されるので、この接続容量は、上記駆動信号を入力するための結合コンデンサとして機能する。
【００１９】
この接続電極１１ｂと可動電極３０との間に形成される接続容量の容量値は、接続電極１１ｂとスペーサ２０及び、スペーサ２０と可動電極３０とが、それぞれ、極めて薄い絶縁膜を介して積層されているので、可動電極３０と検出電極１１ａとで形成される容量素子に比してはるかに大きくすることができる。
金属板３０は、本実施形態では、例えば、ステンレスで形成される。この場合に、ステンレスは弾性力を有するので、金属板３０は揺動に対して大きく変位し、それ故、検出部を構成する容量素子から取り出される検出信号として大きな信号が得られる。また、ステンレスは、自然の状態、すなわち空気中で、表面に絶縁膜（酸化膜）を均一に形成するので、ステンレス表面に別途、絶縁膜を設けるための処理を必要としない。
【００２０】
金属板３０は、図７に示すように、この金属板３０の外周部として構成される枠状の支持部３０ａと、この支持部３０ａにより第１の軸部３０ｃ回りに揺動可能に支持された中間部３０ｂと、この中間部３０ｂにより上記の第１の軸部３０ｃと直交する第２の軸部３０ｅ回りに揺動可能に支持された導電性の搭載部３０ｄとからなり、搭載部３０ｄは軸部３０ｃ，３０ｅのひねり変形により二軸回りに揺動可能に構成されている。
【００２１】
具体的には、可動電極の一部としての支持部３０ａはスペーサ２０と重なるように配置され、その対向する一対の辺の内周中央に、内側に向かう一対の第１の軸部３０ｃ（Ｘ軸）が設けられている。この一対の第１の軸部３０ｃの他端は、支持部３０ａの内周に沿うように設けられた枠状の中間部３０ｂにつながっており、中間部３０ｂは傾斜により一対の第１の軸部３０ｃがひねり変形することによりその軸線回りに揺動できるようになっている。
【００２２】
また、中間部３０ｂの内周には一対の第１の軸部３０ｃに直交する位置に互いと対向する一対の第２の軸部３０ｅが設けられている。この一対の第２の軸部３０ｅの他端は、その外周が中間部３０ｂの内周に沿うように設けられた矩形の搭載部３０ｄにつながっており、この搭載部３０ｄは第２の軸部３０ｅがひねり変形することによりその軸線回りに揺動できるようになっている。なお、軸部３０ｃ，３０ｅの軸方向はそれぞれ碁盤目状に配置された検出電極１１ａの行方向又は列方向に一致するように構成されており、搭載部３０ｄの揺動を感度良く検出できるようになっている。
【００２３】
錘４０は搭載部３０ｄ上に接着されて搭載されている。これにより、錘４０は傾斜センサ１００の傾斜に応じて金属板３０（搭載部３０ｄ）と支持用突起１２との当接位置を中心として揺動し、軸部３０ｃ（Ｘ軸），軸部３０ｅ（Ｙ軸）のどちらか又は両方の軸回りに所定の大きさのモーメントを発生させるようになっている。
【００２４】
このようなモーメントは軸部３０ｅ，軸部３０ｃのどちらか一方又は両方の軸をひねり変形し、搭載部３０ｄはこのモーメントと軸部３０ｃ，３０ｅのひねりに対する弾性力とが釣り合う角度で停止する。
なお、この錘４０はその底部（下部）４０ａが本体部である頭部（上部）４０ｂよりも細く形成され、錘４０の重心位置が高くなるように構成されている。このため、センサ１００の僅かな傾斜に対しても上記軸線方向に大きなモーメントを作用させることができ、センサ１００を軽量化しながら傾斜感度を高めることができるようになっている。
【００２５】
ここで、図７に示すように、可動電極、すなわち金属板３０に対して、第１の軸部３０ｃ、３０ｃをＸ軸とし、第２の軸部３０ｅ，３０ｅをＹ軸とするように、Ｘ−Ｙ直交座標系をとるものとする。ここで、金属板３０（搭載部３０ｄ）と四つの検出電極１１ａとにより形成される四つの容量可変式の信号検出用コンデンサ（容量素子）は、上記Ｘ−Ｙ直交座標系における第１象限〜第４象限の各象限に１つずつ形成され、これらのうち、第２、第１象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量に対応して検出される電圧（以下、単に検出電圧という）を、それぞれ、Ａ，Ｂとし、第３、第４象限に形成される信号検出用コンデンサの検出電圧を、それぞれ、Ｃ，Ｄとする。
【００２６】
金属板３０がＸ軸回りに揺動する際に、金属板３０と四つの検出電極１１ａにより形成される四つの信号検出用コンデンサのうち第１、第２象限に形成される信号検出用コンデンサは、第３、第４象限に形成される信号検出用コンデンサとは、互いに静電容量が反対方向に増減するように変化する。すなわち、金属板３０がＸ軸回りに揺動する際に検出電極１１ａと金属板３０との間隔が、第１、第２象限に形成される信号検出用コンデンサと第３、第４象限に形成される信号検出用コンデンサとで反対方向に増減するように変化するので、静電容量が反対方向に増減するように変化する。
【００２７】
このとき、第１、第２象限に形成される信号検出用コンデンサにおける金属板３０と検出電極１１ａとの間隔は、同方向に増加、または減少するように変化するので、第１、第２象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量はそれぞれ、同方向に減少又は増加する。同時に、第３、第４象限に形成される信号検出用コンデンサにおける金属板３０と検出電極１１ａとの間隔は、同方向に減少、または増加するように変化するので、第３、第４象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量はそれぞれ、同方向に増加、又は減少する。
【００２８】
したがって、金属板３０がＸ軸回りに揺動した際の四つの信号検出用コンデンサの静電容量に対応した電圧の変化量Ｙは、第１、第２象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量の変化量（電圧換算値）と、第３、第４象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量の変化量（電圧換算値）との差となるから、
Ｙ＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ）＝（Ｃ−Ａ）＋（Ｄ−Ｂ）      …（１）
となる。
なお、金属板３０がＸ軸回りに揺動するということは、Ｘ軸は変位せず、Ｙ軸がＸ軸回りに揺動する（換言すれば、錘４０がＹ軸方向に揺動する）ということであるので、Ｘ軸回りの揺動をＹ軸方向の変化と捉えることができる。
【００２９】
また、金属板３０がＹ軸回りに揺動する際に、金属板３０と四つの検出電極１１ａにより形成される四つの信号検出用コンデンサのうち第２、第３象限に形成される信号検出用コンデンサは、第４、第１象限に形成される信号検出用コンデンサとは、互いに静電容量が反対方向に増減するように変化する。すなわち、金属板３０がＹ軸回りに揺動する際に検出電極１１ａと金属板３０との間隔が、第２、第３象限に形成される信号検出用コンデンサと第４、第１象限に形成される信号検出用コンデンサとで反対方向に増減するように変化するので、静電容量が反対方向に増減するように変化する。
【００３０】
このとき、第２、第３象限に形成される信号検出用コンデンサにおける金属板３０と検出電極１１ａとの間隔は、同方向に増加、または減少するように変化するので、第２、第３象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量はそれぞれ、同方向に減少又は増加する。同時に、第４、第１象限に形成される信号検出用コンデンサにおける金属板３０と検出電極１１ａとの間隔は、同方向に減少、または増加するように変化するので、第４、第１象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量はそれぞれ、同方向に増加、又は減少する。
【００３１】
したがって、金属板３０がＹ軸回りに揺動した際の四つの信号検出用コンデンサの静電容量に対応した電圧の変化量Ｘは、第２、第３象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量の変化量（電圧換算値）と、第４、第１象限に形成される信号検出用コンデンサの静電容量の変化量（電圧換算値）との差となるから、
Ｘ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＝（Ａ−Ｂ）＋（Ｃ−Ｄ）    …（２）
となる。
なお、金属板３０がＹ軸回りに揺動するということは、Ｘ軸がＹ軸回りに揺動する（換言すれば、錘４０がＸ軸方向に揺動する）ということであり、Ｙ軸回りの揺動をＸ軸方向の変化と捉えることができる。
【００３２】
静電容量式センサ１００を傾斜センサとして使用する際に上式（１）、（２）の演算を行なうことによりセンサ１００の傾斜に応じた静電容量に対応した電圧の変化量Ｙ，Ｘを求め、これらの値からセンサ１００の傾斜を求めることができる。なお、図８に示すように、一対の第１の軸部３０ｃ（Ｘ軸）、これに直交する位置に互い対向する一対の第２の軸部３０ｅ（Ｙ軸）を可動電極、すなわち金属板３０の隅部に設けることにより、図７に示したものと同様に、可動電極の回転軸（揺動軸）と検出系の座標軸とを一致させることができる。
【００３３】
この場合には、Ｘ軸回り（Ｙ軸方向）に金属板３０を揺動した際の静電容量に対応する電圧の変化量Ｙは、
Ｙ＝Ａ−Ｄ        （３）
となり、
また、Ｙ軸回り（Ｘ軸方向）に金属板３０を揺動した際の静電容量に対応した電圧の変化量Ｘは、
Ｘ＝Ｂ−Ｃ        （４）
となる。
【００３４】
また、図４、図５に示すように、金属板３０の支持部３０ａ上には、矩形枠状のスペーサ４２、搭載部３０ｄの必要以上の動きを規制する金属製のストッパ４４及び絶縁性のスペーサ５２が積層されており、スペーサ５２の複数の突起５２ａが、各部材の位置決め孔４５、４３、３１、２１、１３に挿通されている。
さらに、基板１０の上面１１Ｓ上には、スペーサ２０ないしストッパ４４の各部材の周囲に位置し、上面１１Ｓの外周部に沿うように配された矩形枠状の絶縁性のパッキン５０を介して金属製のカバー６０が設けられている。
【００３５】
このカバー６０は円筒型の頭部６０ｂとその周辺部に広がるフランジ部６０ａとフランジ部６０ａの側面に形成された平板状の複数の突部６０ｃとからなり、そのフランジ部６０ａでスペーサ５２、ストッパ４４、スペーサ４２を介して支持部３０ａを電極１１ｂ側へ押し付けて固定するとともに、突部６０ｃを基板１０の下面１３Ｒに形成されたグランドパターン７０上にかしめ付けることにより、カバー６０は接地されており、積層される各部材同士は密着され、防塵、防滴、センサ１００周辺の帯電物による容量ドリフト，ノイズ及び取り扱い上の不注意等からセンサ１００を保護するようになっている。なお、絶縁性のスペーサ５２とパッキン５０を設けることにより金属製のカバー６０と金属板３０とが導通しないようになっている。
【００３６】
ところで、基板１０はセラミックス又はエポキシ樹脂等からなる絶縁性の板材の積層体として構成された多層配線基板であり、その中間層として金属面からなるグランド層１２Ｓが形成されている。
基板１０の上面としての固定電極層１１Ｓには、図５に示すように、その中央部に四つの検出電極１１ａが例えば、Ａｇ（銀）のパターン印刷により碁盤目状に形成されている。また、固定電極層１１Ｓの外周部には、金属板３０と導通される接続電極１１ｂが矩形枠状に形成されている。
【００３７】
グランド層１２Ｓは、金属板３０からの駆動信号が検出電極１１ａを介さずに回路素子３００に侵入するのを防ぐとともに、基板１０の外部（検出部２００においては基板１０の下面側、回路素子３００においては基板１０の上面側）から入るノイズをカットするノイズシールドとして機能し、接続電極１１ｂと接続された図示しないスルーホール電極や検出電極１１ａと導通するスルーホール電極Ｈ１，Ｈ２等のスルーホール電極部分と外周縁部とを除く略全面がＡｇ等の金属面（導電面）として構成されている。
【００３８】
また、この金属面、すなわちグランド層１２Ｓは、基板１０の下面としてのチップ実装面１３Ｒまで貫通する図示してない複数のスルーホール電極（スルーホール電極Ｈ１，Ｈ２と異なる）によってチップ実装面１３Ｒ上の金属面（導電面）からなるグランドパターン７０と導通して、接地用端子（図示せず）と接続されるとともに、基板１０の側面に形成された取り出し電極（図示せず）を介して接地されるようになっている。
【００３９】
回路素子３００は、基板１０裏面側のチップ実装面１３Ｒに搭載されており、チップ実装面１３Ｒ内の図示しない駆動信号用の端子、信号検出用の端子、電源用の端子、グランド用の端子及び信号出力用の端子と回路素子３００の複数のアルミニウム製の端子とがそれぞれ金バンプ３１０で接続されている。そして、駆動信号用の端子、配線パターン、スルーホール電極（いずれも図示なし）、接続電極１１ｂ、スペーサ２０等を介して可動電極を構成する金属板３０に回路素子３００から駆動信号（矩形波状の電圧）が加えられ、この金属板３０と対向配置された検出電極１１ａ（固定電極）に誘導された電流等の電気信号がスルーホール電極Ｈ１，Ｈ２や信号検出用の端子等を介して回路素子３００に入力され、該電気信号により信号検出用コンデンサの容量変化を求めている。
【００４０】
本実施形態では、従来の静電容量式センサのように、容量素子が検出系と直流的に接続されていないので、直流的に接続する場合に必要な容量素子の電極と検出系とを半田付け、または、かしめ等により接続することは不要となり、上記容量素子の電極と検出系の入力部（駆動信号源側）との接続部分を直接的あるいは、金属製のスペーサ２０を介して間接的に密着状態で積層させるだけでよいので、組立てが容易になる。
また、上記接続部分（金属板３０の指示部３０ａ等）に導電性をもたせるため金メッキを施す等の配慮も不要になるという効果が有る。
【００４１】
この金属板３０と検出電極１１ａとで構成される信号検出用コンデンサは４つあり、これら４つのコンデンサの容量変化に基づいて傾斜センサ１００の傾斜方向及び傾斜量を算出するようになっている。また、この算出結果はチップ実装面１３Ｒ上に形成された信号出力用の端子及び外部接続電極（図示せず）を介して外部装置に出力されるようになっている。
【００４２】
半導体からなるベアチップのサブストレート３００ｂは金バンプ、スルーホール電極（スルーホール電極Ｈ１，Ｈ２と異なる）等を介して基板１０のグランド層１２Ｓと導通状態となっている。したがって、ベアチップの回路部３００ｃは、下面と周囲が接地されるサブストレート３００ｂによって囲まれ、上面側にはグランド層１２Ｓが存在するため、ほぼ完全にシールドされた構造をとることとなり、外部からのノイズの影響をほとんど受けることはない。
【００４３】
また、検出電極１１ａは、グランド電位と電源電圧とが交互に印加される可動電極である、検出電極１１ａより大きい金属板３０と、基板１０内に形成されたグランド層１２Ｓとで挟まれた構造、すなわち、金属板３０とグランド層１２Ｓとの中間に位置するように構成されているので、検出電極１１ａはシールドされた状態となり、外来ノイズの影響を受けにくく、信号検出用コンデンサの静電容量が小さくても、精度良く検出することが可能である。
【００４４】
また、補強のために、回路素子（ベアチップ）３００とチップ実装面１３Ｒとをエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂３２０により接着し一体化させている。
上記構成において、センサ１００を傾けると、錘４０が支持用突起１２と搭載部３０ｄとの当接位置を中心として揺動し、その傾斜方向及び傾斜量に応じて、搭載部３０ｄに対し軸部３０ｃ又は軸部３０ｅ回りのモーメントを作用させる。そして、軸部３０ｃ，３０ｅのひねり変形に対する弾性力とこのモーメントとが釣り合う角度で搭載部３０ｄが停止する。
【００４５】
これにより、可動電極としての搭載部３０ｄと各検出電極１１ａとにより構成される信号検出用コンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が、スルーホール電極Ｈ１，Ｈ２や信号検出用端子等を介して検出電極１１ａの略真下に実装された回路素子３００に電気信号として入力される。そして、回路素子３００による処理結果は、基板１０の底面たる接続電極面１４Ｒの外部接続電極等を介して外部装置へ出力される。
【００４６】
次に、本発明の実施形態に係る静電容量式センサの電気的構成（回路素子３００の構成）を図１及び図２に示す。これらの図において、本発明の実施形態に係る静電容量式センサ１００は、パルス発生回路５００と、分周器として機能するＤ（遅延）フリップフロップ５０２、５０４と、Ｄフリップフロップ５０２、５０４のＱ出力を入力とするＡＮＤゲート５０６と、検出電極１１ａと可動電極３０とで形成される４つの信号検出用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とを有している。
【００４７】
パルス発生回路５００は、所定周波数（本実施形態では、例えば、４００ＫＨｚ）のパルス信号を生成し、出力する。
Ｄフリップフロップ５０２は、パルス発生回路５００の出力信号を１／２分周し、Ｄフリップフロップ５０４は、Ｄフリップフロップ５０２のＱＢＡＲ出力を１／２分周するようになっている。Ｄフリップフロップ５０４のＱ出力は４つの信号検出用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に供給する駆動信号ＶＤＲＩＶＥとなる。この駆動信号ＶＤＲＩＶＥはロウレベルとハイレベルとに交互に変化するが、本実施形態では、ロウレベルの電位はグランド電位であり、ハイレベルは電源電圧Ｖｃｃである。
【００４８】
４つの信号検出用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４における可動電極３０側は共通接続され、保護抵抗Ｒ１０、結合コンデンサＣ０を介してＤフリップフロップ５０４のＱ端子に接続されている。パルス発生回路５００及びＤフリップフロップ５０２、５０４は、駆動信号供給手段に相当する。
ここで、結合コンデンサＣ０は、図４を参照して既述したように、金属板（可動電極）３０が、導電性のスペーサ２０を介して接続電極１１ｂとほぼ密着状態で積層され、金属板３０及びスペーサ２０の表面に絶縁膜が形成されているために、金属板３０と接続電極１１ｂとの間で形成される接続容量である。
【００４９】
この接続電極１１ｂと可動電極３０との間で形成される結合コンデンサＣ０の容量値は、接続電極１１ｂとスペーサ２０及び、スペーサ２０と可動電極３０とが、可動電極３０と検出電極１１ａとで形成される容量素子に比して極めて薄い絶縁膜を介して、かつ広い面積で密着状態で積層しており、該容量素子の容量値よりはるかに大きい（オーダーが５桁以上異なっている）。
また、信号検出用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４における検出電極１１ａ側は、それぞれ保護抵抗Ｒ１１を介して、それぞれ、オペアンプ９００、９０１、９０２、９０３の反転入力端子に接続されている。オペアンプ９００、９０１、９０２、９０３の非反転入力端子は、それぞれ、固定電位（Ｖｃｃ／２、Ｖｃｃは電源電圧）に設定されている。
【００５０】
また、オペアンプ９００、９０１、９０２、９０３の反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサＣ１１が、それぞれ接続されている。そして、この積分コンデンサＣ１１の両端間には、積分コンデンサに蓄積された電荷を放電させ、充電前の初期状態にリセットするためのアナログスイッチ９１０、９１１、９１２、９１３が接続されている。
【００５１】
本実施形態では、アナログスイッチ９１０〜９１３は、Ｄフリップフロップ５０４のＱＢＡＲ出力によりその動作タイミングが制御され、該ＱＢＡＲ出力がハイレベルの時にオン状態となり、ロウレベルの時にオフ状態となる。オペアンプ９００、積分コンデンサＣ１１、及びアナログスイッチ９１０は、積分回路９２０を構成している。
オペアンプ９０１、９０２、９０３についても同様に、積分コンデンサＣ１１、アナログスイッチ９１１、９１２、９１３とで積分回路９２１、９２２、９２３を構成している。
【００５２】
アナログスイッチ９１０〜９１３は、本実施形態では、駆動信号ＶＤＲＩＶＥが一方のレベルであるロウベル時に積分コンデンサＣ１１の両端を短絡し、リセットするように動作して、駆動信号ＶＤＲＩＶＥがハイレベル（他方のレベル）時の積分回路出力を容量素子の検出信号として取り出しているが、駆動信号ＶＤＲＩＶＥがハイレベル時に積分コンデンサＣ１１をリセットするようにしてもよい。このときには、信号検出用コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に印加される駆動信号ＶＤＲＩＶＥがロウレベル時の積分回路出力を容量素子の検出信号として取り出す必要がある。
なお、アナログスイッチ９１０〜９１３は、スイッチ手段に相当する。
【００５３】
また、オペアンプ９００、９０１、９０２、９０３の出力端子は、それぞれ、アナログスイッチ５３０、５３１、５３２、５３３を介してオペアンプ５４０、５４１、５４２、５４３の非反転入力端子に接続されている。
アナログスイッチ５３０、５３１、５３２、５３３は、ＡＮＤゲート５０６の出力信号により、その動作タイミングが制御されるようになっており、サンプルホールド用コンデンサＣ１２にサンプリングされた信号電圧を保持させる機能を有している。なお、本実施形態では、アナログスイッチ５３０〜５３３は、ＡＮＤゲート５０６の出力がハイレベルの信号でオン状態となり、ロウレベルの信号でオフ状態になるように制御される。
【００５４】
また、オペアンプ５４０、５４１、５４２、５４３の非反転入力端子は、それぞれサンプルホールド用コンデンサＣ１２を介して接地されている。オペアンプ５４０、５４１、５４２、５４３は、それぞれ反転入力端子が出力端子と短絡され、バッファを構成している。
さらに、抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５とオペアンプ５５０により減算器６００が、抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５とオペアンプ５５１により減算器６０１が、抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５とオペアンプ５５２により減算器６０２が、抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５とオペアンプ５５３により減算器６０３が、それぞれ構成されている。
【００５５】
ここで、抵抗Ｒ１２〜Ｒ１５の抵抗値は、例えば、Ｒ１２＝Ｒ１３、Ｒ１４＝Ｒ１５になるように選択されている。また、抵抗Ｒ１３の一端は、Ｖｃｃ／２（Ｖｃｃは電源電圧）の電圧が印加されている。
また、オペアンプ５５０、５５１の出力端子間に直列接続される抵抗Ｒ１６、Ｒ１７、及びオペアンプ５６０、オペアンプ５６０の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される抵抗Ｒ１８、コンデンサＣ１３により加算器７００が、オペアンプ５５２、５５３の出力端間に直列接続される抵抗Ｒ１６、Ｒ１７、及びオペアンプ５６１、オペアンプ５６１の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される抵抗Ｒ１８、コンデンサＣ１３により加算器７０１が、それぞれ構成されている。オペアンプ５６０、５６１の非反転入力端子の電位は、Ｖｃｃ／２に設定されている。
【００５６】
減算器６００には、オペアンプ５４０の出力とオペアンプ５４１の出力とが入力され、減算器６０１には、オペアンプ５４２の出力とオペアンプ５４３の出力とが入力され、減算器６０２には、オペアンプ５４２の出力とオペアンプ５４０の出力とが入力され、減算器６０３には、オペアンプ５４３の出力とオペアンプ５４１の出力とが入力されるようになっている。
また、加算器７００には、減算器６００の出力と減算器６０１の出力とが入力され、加算器７０１には、減算器６０２の出力と減算器６０３の出力とが入力されるようになっている。
【００５７】
加算器７００、７０１の出力はそれぞれ端子７１０、７１１を介してＡ／Ｄ変換器８００、８０１によりディジタル値に変換されるようになっている。Ａ／Ｄ変換器８００、８０１においてＡ／Ｄ変換に使用する基準電圧は、それぞれ電源電圧Ｖｃｃを分圧した電圧、または電源電圧Ｖｃｃに比例した電圧に設定される。
また、減算器６００〜６０３、加算器７００、７０１における設定電圧（基準電圧）も既述したように、電源電圧Ｖｃｃを分圧した電圧、または電源電圧Ｖｃｃに比例した電圧に設定される（本実施形態ではＶｃｃ／２に設定される）。減算器６００〜６０３、加算器７００，７０１及びＡ／Ｄ変換器８００、８０１は演算手段に相当する。
なお、本明細書において「検出系」とは、信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の出力部すなわち、抵抗Ｒ１１に接続される側のみならず、駆動信号ＶＤＲＩＶＥの供給源側である駆動信号源側（具体的には、パルス発生回路５００、Ｄフリップフロップ５０２、５０４等）を包含した検出回路全体を指すものである。
【００５８】
次に、上記構成からなる、本発明の実施形態に係る静電容量式センサ１００の動作を図３のタイミングチャートを参照して説明する。パルス発生回路５００の出力信号はＤフリップフロップ５０２により１／２分周され、２００ＫＨｚのパルス信号がＤフリップフロップ５０２のＱ端子よりＡＮＤゲート５０６の一方の入力端子に入力される。
また、Ｄフリップフロップ５０２のＱＢＡＲ出力はＤフリップフロップ５０４によりさらに、１／２分周され、１００ＫＨｚのパルス信号が生成される。
【００５９】
Ｄフリップフロップ５０４のＱ出力は、信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の駆動信号ＶＤＲＩＶＥ（図３（Ｂ））として使用され、保護抵抗Ｒ１０、結合コンデンサＣ０を介して信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の可動電極３０側に入力されると共に、ＡＮＤゲート５０６の他方の入力端子に入力される。
他方、Ｄフリップフロップ５０４のＱＢＡＲ出力は、アナログスイッチ９１０〜９１３に入力される。すなわち、アナログスイッチ９１０〜９１３には、信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４に印加される駆動信号ＶＤＲＩＶＥを反転した信号が印加される。
【００６０】
さらに、Ｄフリップフロップ５０２のＱ出力（２００ＫＨｚのパルス信号）とＤフリップフロップ５０４のＱ出力、すなわち駆動信号ＶＤＲＩＶＥとの論理積がＡＮＤゲート５０６によりとられ、ＡＮＤゲート５０６の出力信号ＶＳＡＭＰＬ（図３（Ｃ））がアナログスイッチ５３０〜５３３に出力される。
したがって、Ｄフリップフロップ５０４のＱＢＡＲ出力がハイレベルになるタイミングでアナログスイッチ９１０〜９１３がオン状態となり、各積分回路を構成するオペアンプ９００〜９０３の反転入力端子と出力端子との間に接続されている積分コンデンサＣ１１の両端間が短絡され、各積分コンデンサＣ１１の充電電荷が零に、すなわち積分コンデンサＣ１１がリセット状態となる。
【００６１】
一方、オペアンプ９００〜９０３では、非反転入力端子と反転入力端子とがイマジナリショートにより同電位となり、Ｖｃｃ／２となっているので、積分コンデンサＣ１１がリセットされた時点では、オペアンプ９００〜９０３の出力端子の電位は、Ｖｃｃ／２となる。すなわち、信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の出力部（検出電極１１ａ側）は、Ｖｃｃ／２にクランプされることとなる。
その後、時刻ｔ０でアナログスイッチ９１０〜９１３がオフ状態となると同時に、この時点で信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々に保護抵抗Ｒ１０及び結合コンデンサＣ０を介してハイレベル（Ｖｃｃ）の駆動信号ＶＤＲＩＶＥが供給される。
【００６２】
一方、信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々は、静電容量式センサ１００の傾斜状態に応じて、検出電極１１ａと可動電極３０との間隔が変化し、それぞれ、静電容量が変化している。
ここで、信号検出用コンデンサＣ１についての動作を考えると、前述したように、信号検出用コンデンサＣ１には保護抵抗Ｒ１０及び結合コンデンサＣ０を介して駆動信号ＶＤＲＩＶＥ（ハイレベル）が印加されることにより、積分コンデンサＣ１１に充電電流が流れ、この電流が積分回路９２０によって積分される。すなわち、信号検出用コンデンサＣ１と積分回路９２０の積分コンデンサＣ１１との容量比に応じた電荷が積分コンデンサＣ１１に充電される。これにより、信号検出用コンデンサＣ１の静電容量の変化量を担った電圧が積分回路９２０から出力されることとなる。なお、結合コンデンサＣ０の容量値は、信号検出用コンデンサＣ１及び積分コンデンサＣ１１に比して、極めて大きいため、その影響を無視することができる。
【００６３】
具体的には、積分回路９２０の出力であるオペアンプ９００の出力Ｖｏｕｔ１は、駆動信号ＶＤＲＩＶＥが立ち上がり、ハイレベル（Ｖｃｃ）となる時刻ｔ０で、電位Ｖｃｃ／２を基準にして保護抵抗Ｒ１０及びＲ１１の大きさに応じた傾斜で立下り、上記容量比に応じた充電電荷により時刻ｔ１以降の時点で所定の電位に整定する。
以上の動作は、他の信号検出用コンデンサＣ２〜Ｃ４及び積分回路９２１〜９２３についても同様であるので、重複する説明は省略する。
【００６４】
このようにして、信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４の検出電極１１ａから取り出された信号は、それぞれ、積分回路９２０、９２１、９２２、９２３により積分され、オペアンプ９００、９０１、９０２、９０３の出力端子よりそれぞれ、積分出力（出力電圧）Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４として出力される（図３（Ａ））。
次いで、積分出力Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４が安定領域に達する時刻ｔ２（時刻ｔ０と時刻ｔ３の中間の時刻）でＡＮＤゲート５０６の出力ＶＳＡＭＰＬが立ち上がり、アナログスイッチ５３０、５３１、５３２、５３３がオン状態となる。
【００６５】
この結果、各サンプルホールド用コンデンサＣ１２にそれぞれ、オペアンプ９００、９０１、９０２、９０３の出力電圧Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４、すなわち対応する信号検出用コンデンサＣ１〜Ｃ４より検出されたこれらの静電容量に応じた信号電荷が蓄積される。すなわち、駆動信号ＶＤＲＩＶＥがロウレベルからハイレベルに切り替わった直後の過渡期間（ｔ０≦ｔ≦ｔ１）経過後における積分回路９２０〜９２３の出力電圧Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４が各サンプルホールド用コンデンサＣ１２に保持される。
【００６６】
なお、積分回路９２０〜９２３の各積分コンデンサＣ１１の電荷を放電させるタイミング、換言すれば充電を開始するタイミングは駆動信号ＶＤＲＩＶＥと同期しているので、積分コンデンサＣ１１の電荷放電用の抵抗を積分コンデンサＣ１１と並列に設ける必要は無く、代わりにアナログスイッチ９１０〜９１３を設けるようにしている。このため、積分回路９２０〜９２３の出力電圧Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４が、該電荷放電用の抵抗により変化することはないので、時刻ｔ１以降（過渡期間経過後）で、次にアナログスイッチ９１０〜９１３がオンする前であれば、常に安定した出力電圧Ｖｏｕｔ１〜Ｖｏｕｔ４を検出することができる。
【００６７】
また、積分コンデンサＣ１１を放電するタイミング（時刻ｔ３）、出力電圧を検出するタイミング（時刻ｔ２）も駆動信号ＶＤＲＩＶＥに同期していることから、駆動信号の周波数に精度は要求されず、その周波数は温度によって幾分変動するものであってもよい。
【００６８】
次いで、ＡＮＤゲート５０６の出力ＶＳＡＭＰＬが立ち下がる時刻ｔ３でアナログスイッチ５３０、５３１、５３２、５３３がオフ状態となり、各サンプルホールド用コンデンサＣ１２に、蓄積された電荷に応じた信号電圧Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが保持される。各サンプルホールド用コンデンサＣ１２に保持された信号電圧Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、バッファとして機能するオペアンプ５４０、５４１、５４２、５４３よりそれぞれ、出力される。
以上の動作が１００ＫＨｚの周期で繰り返し、行なわれることとなる。
【００６９】
ここで、減算器６００にはオペアンプ５４０及び５４１の出力（Ａ，Ｂ）が、減算器６０１にはオペアンプ５４２及び５４３の出力（Ｃ，Ｄ）が、減算器６０２にはオペアンプ５４２及び５４０の出力（Ｃ，Ａ）が、減算器６０３にはオペアンプ５４３及び５４１の出力（Ｄ，Ｂ）が、それぞれ入力される。この結果、減算器６００より演算出力（Ａ−Ｂ）が、減算器６０１より演算出力（Ｃ−Ｄ）が、減算器６０２より演算出力（Ｃ−Ａ）が、さらに、減算器６０３より演算出力（Ｄ−Ｂ）が、それぞれ、出力される。
【００７０】
次いで、加算器７００では、減算器６００の演算出力と、減算器６０１の演算出力とが加算され、出力端子７１０より図７に示したＹ軸回りの揺動に伴うＸ軸方向の容量変化を示す演算出力｛（Ａ−Ｂ）＋（Ｃ−Ｄ）｝が出力される。
また、加算器７０１では、減算器６０２の演算出力と、減算器６０３の演算出力とが加算され、出力端子７１１より図７に示したＸ軸回りの揺動に伴うＹ軸方向の容量変化を示す演算出力｛（Ｃ−Ａ）＋（Ｄ−Ｂ）｝が出力される。
Ａ／Ｄ変換器８００、８０１では、電源電圧Ｖｃｃを分圧した電圧、または電源電圧Ｖｃｃに比例した電圧を基準電圧として出力端子７１０、７１１を介して入力される演算出力をディジタル値に変換して出力する。
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態に係る静電容量式センサによれば、固定基板に形成された固定電極と、前記固定電極に対向配置され、該固定電極との距離が変位可能に設けられている可動電極とを有し、前記固定電極と可動電極とで構成される容量素子の静電容量に基づいて前記変位を検出する静電容量式センサにおいて、前記固定電極は、前記容量素子を形成し検出系に接続される検出電極と、接続電極とからなり、前記可動電極は、前記検出電極に対向配置されると共に、前記可動電極と接続電極とが容量結合されるように、前記可動電極の一部と前記接続電極とが絶縁膜を介して積層され、前記可動電極には接続電極を介して前記容量素子に印加するロウレベルとハイレベルとに交互に変化する駆動信号が入力されるようにしたので、従来の静電容量式センサのように、容量素子が検出系と直流的に接続されていないので、直流的に接続する場合に必要な容量素子の電極と検出系とを半田付け、または、かしめ等により接続することは不要となり、上記容量素子の電極（可動電極）と検出系の入力部（駆動信号源側としての接続電極）との接続部分を容量結合するように絶縁膜を介して積層させるだけでよいので、組立てが容易になる。
また、可動電極と接続電極とが容量結合（交流結合）していればよいので、上記接続部分に導電性をもたせるため金メッキを施す等の配慮も不要になるという効果が有る。
【００７２】
また、本実施形態に係る静電容量式センサによれば、前記可動電極は、スペーサを介して前記接続電極と積層され容量結合されているので、検出電極と可動電極との間のギャップを適切に設定することができるという効果が有る。
【００７３】
また、本実施形態に係る静電容量式センサによれば、前記可動電極は金属板からなり、該金属板の表面に前記絶縁膜が形成されたものとしているので、金属板表面の絶縁膜は、意図的に形成した絶縁膜のみならず、金属板表面に自然に形成される酸化膜等を利用することもできる。
また、金属板表面の絶縁膜は極めて薄く形成できるので、接続電極と可動電極とにより構成される接続容量の容量値は、可動電極と検出電極とで形成される容量素子の容量値に比してはるかに大きくすることができる
【００７４】
また、本実施形態に係る静電容量式センサによれば、前記変位は揺動動作によるものであり、可動電極である金属板が弾性力を有するステンレスにより形成されているので、揺動に対して大きく変位し、それ故検出信号として大きな信号が得られるという効果が有る。また、ステンレスは、自然の状態で均一な絶縁膜（酸化膜）が形成される材料であるので、可動電極と接続電極とを容量結合させるために、別途特別な処理を必要としない。
【００７５】
また、本実施形態に係る静電容量式センサによれば、検出電極は、グランド電位または電源電圧に設定される可動電極と前記固定基板のグランド層とで挟まれるように形成されているので、外来ノイズの影響を受けにくく、センサを構成する容量素子の静電容量が小さくとも、精度良く検出することができる。
なお、上述した本実施形態においては、金属板（可動電極）３０表面の絶縁膜をステンレス等の金属板材の表面が自然に酸化して形成される酸化膜で説明したが、本発明はこれに限られず、窒化膜等の絶縁膜をスパッタリング等の手段により、金属板の表面に形成したものであってもよい。
また、本実施形態においては、スペーサ２０を設けたもので説明したが、このスペーサ２０は必ずしも必要としない。さらに、スペーサ２０を設ける場合、金属製のものに限られず、極めて薄い誘電体膜で構成し、この誘電体膜を本発明における絶縁膜としてもよい。
また、上述した本実施形態においては、矩形波からなる駆動信号が接続電極を介して可動電極３０に印加される検出回路構成（電気的構成）のもので説明したが、本発明はこれに限られず、接続電極を介して、信号検出用コンデンサ（容量素子）Ｃ１〜Ｃ４を構成する検出電極と可動電極の間にロウレベルとハイレベルとに交互に変化する駆動信号が印加される他の検出回路構成としてもよい。さらに、駆動信号は矩形波状のものに限られず、ロウレベルとハイレベルとが交互に得られる台形波状のものであってもよいことは言うまでもない。
【００７６】
なお、上述した本実施形態においては、可動電極３０が支持用突起１２を揺動支点として２軸回りに揺動するもので説明したが、本発明はこれに限られず、揺動支点を有さずに、可動電極と固定電極との距離が変化するようなものであってもよい。
また、１軸回りにのみ、可動電極が揺動するものでもよい。さらに、検出対象が傾斜や加速度に限られないことは言うまでもない。
【００７７】
また、本実施形態においては、可動電極として、駆動信号を配線を用いることなく容易に供給できる金属板で構成したもので説明したが、可動電極はこれに限られず、例えば、絶縁性のポリイミド樹脂からなる薄い板材（フィルム）に銅箔をエッチングにて形成し、この銅箔を可動電極としてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明では、固定基板に形成された固定電極と、前記固定電極に対向配置され、該固定電極との距離が変位可能に設けられている可動電極とを有し、前記固定電極と可動電極とで構成される容量素子の静電容量に基づいて前記変位を検出する静電容量式センサにおいて、前記固定電極は、前記容量素子を形成し検出系に接続される検出電極と、接続電極とからなり、前記可動電極は、前記検出電極に対向配置されると共に、前記可動電極と接続電極とが容量結合されるように、前記可動電極の一部と前記接続電極とが絶縁膜を介して積層され、前記容量素子を構成する前記検出電極と前記可動電極との間には、ロウレベルとハイレベルとに交互に変化する駆動信号が前記接続電極を介して印加される。
【００７９】
したがって、従来の静電容量式センサのように、容量素子が検出系と直流的に接続されていないので、直流的に接続する場合に必要な容量素子の電極と検出系とを半田付け、または、かしめ等により接続することは不要となり、上記容量素子の電極（可動電極）と検出系（接続電極）との接続部分を積層させるだけでよいので、組立てが容易になる。
また、上記接続部分に導電性をもたせるため金メッキを施す等の配慮も不要になるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る静電容量式センサの電気的構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る静電容量式センサの電気的構成を示すブロック図。
【図３】図１及び図２に示した本発明の実施形態に係る静電容量式センサの動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４】本発明の実施形態に係る静電容量式センサの全体構成を示す概略断面図。
【図５】本発明の実施形態に係る静電容量センサの全体構成を示す分解斜視図。
【図６】図４に示した本発明の実施形態に係る静電容量式センサにおける基板の平面図。
【図７】図４に示した本発明の実施形態に係る静電容量式センサにおける基板に対向して設けられている金属板（可動電極）の一例を示す平面図。
【図８】図４に示した本発明の実施形態に係る静電容量式センサにおける基板に対向して設けられている金属板（可動電極）の他の例を示す平面図。
【図９】従来の静電容量式センサの処理回路の構成を示す回路図。
【図１０】図９に示す処理回路の各点における信号波形を示す図。
【符号の説明】
１０…基板（固定基板）、１１ａ…検出電極（固定電極）、１１ｂ…接続電極（固定電極）、１２…支持用突起、１２Ｓ…グランド層、２０…スペーサ、３０…可動電極（金属板）、４０…錘、５０…パッキン、６０…カバー、１００…静電容量式センサ、２００…検出部、３００…回路素子、３００Ｃ…回路部（拡散部）、５００…パルス発生回路、５０２、５０４…Ｄフリップフロップ、Ｃ０…結合コンデンサ、Ｃ１〜Ｃ４…信号検出用コンデンサ（容量素子）、Ｃ１１…積分コンデンサ、Ｃ１２…サンプルホールド用コンデンサ、５３０〜５３３、９１０〜９１３…アナログスイッチ、５４０〜５４３、５５０〜５５３、５６０、５６１、９００〜９０３…オペアンプ、６００〜６０３…減算器、７００、７０１…加算器、８００、８０１…Ａ／Ｄ変換器、９２０〜９２３…積分回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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