[发明专利]具有改善固定的电容式力传感器

说明书

电容式力传感器，包括：平面基体；平面的、弹性的和/或弹性支承的薄膜体；两个彼此间隔布置的垫片；薄膜体通过垫片松动贴靠在在平面基体上，在薄膜体与平面基体之间、在垫片之间的区域中形成腔体，以在施加作用力F时在垫片之间的区域中发生薄膜体的移动和/或弯曲；薄膜体构成第一电极且在平面基体处设有第二电极，第一和第二电极限定具有随作用力F而变化的测量电容的第一精密电容器；为了电接触第一电极，设置有从每一垫片中延伸的至少一个电支架，其构成用于贴靠在平面基体处的底端，通过该底端，电支架与平面基体一体连接且电支架在所属的垫片与底端之间形成弧形部，从而使得相对于平面基体保持间隙，以使得薄膜体弹性附接至平面基体。

技术领域

本发明涉及一种电容式力传感器，其具有平面基体以及平面弹性薄膜体。在已知的力传感器中，所述薄膜体经由一个或多个垫片贴靠在平面基体上，使得在所述薄膜体与所述平面基体之间形成腔体，该腔体一侧由所述薄膜体并且另一侧由所述平面基体来限制。在施加力到薄膜体时，所述腔体的容积改变。总而言之，所述平面基体和所述薄膜体的限制所述腔体的表面具有金属层或涂层并且因此形成具有测量电容的精密电容器的彼此相对的电极。例如，该腔体填充有空气作为电解质。

背景技术

因为薄膜体具有一定弹性，该薄膜体对作用力的反应为弯曲。由此，其导致了电极彼此之间的间距改变并且因此改变通过腔体或电极限定的电容器的容量。相对应的电容式力传感器通常是电子器件的一部分，使得已知的是，平面基体以及所属的电极需由印刷电路板构成，例如从文献US 5,134,886 A已知的那样。

该力传感器的缺点在于，所述薄膜体在存在作用力的情况下发生的弯曲也对其与平面基体的电接触产生机械应力。结果表明，设置在薄膜体与平面基体之间的过渡区域中的整体连接，例如在传统力传感器中的焊接，承受大的应力并且因此存在该连接无法持久的风险。

发明内容

因此，对电容式力传感器存在如下的需求，即，在该电容式力传感器中，在机械和热稳定性都高的情况下，所述力传感器的电接触持久稳定。该目的通过根据本申请的力传感器以及操作元件来实现。可指出的是，在权利要求中单独实施的特征可以以任意技术上合理的方式来互相组合并且表明本发明的其它实施例。说明书、尤其与所述附图相结合地说明了本发明的特征并且详细说明本发明。

本发明涉及一种电容式力传感器。根据本发明的电容式力传感器包括平面基体以及平面的、弹性的和/或弹性支承的薄膜体。根据本发明，两个彼此间隔布置的垫片设置在所述平面基体与所述薄膜体之间，其中，所述薄膜体通过所述垫片松动地支撑在所述在平面基体上。松动地支撑意味着所述垫片贴靠所述平面基体，而在所述垫片与所述平面基体之间不设置有固定件。在所述薄膜体与所述平面基体之间、在所述垫片之间的区域中形成腔体，以在存在作用于所述薄膜体上的作用力F、例如沿所述平面基体的方向作用的操作力的情况下在所述垫片之间的区域中发生所述薄膜体的移动，如弯曲。“平面的”在本发明的意义中意味着一个物体，其二维尺寸明显大于另一维度的尺寸，例如至少是另一维度尺寸的十倍大。例如，所述薄膜体的尺寸在后一维度尺寸中小于2mm、例如1.5mm或1.0mm、更优选地小于1mm、例如0.5mm。所述薄膜体例如构造成矩形的平面体。

根据本发明，所述薄膜体构成第一电极，例如通过由导电材料制成的所述薄膜体的涂层或通过由导电材料制成的所述薄膜体来制造。根据本发明，在所述平面基体处设置有第二电极，例如通过由导电材料制成的涂层来制造。第一电极和第二电极限定了具有随所述作用力F而变化的测量电容的第一精密电容器。为了电接触所述第一电极，设置有从所述垫片延伸的至少一个电支架，该至少一个电支架构成用于贴靠在所述平面基体处的底端。根据本发明，所述电支架通过所述底端与所述平面基体材料一体连接、优选焊接在一起。所述电支架在所述垫片与所述底端之间形成的弧形部，从而使得相对于基体保持间隙，以使得所述薄膜体弹性附接至平面基体。例如，所述弧形部通过朝所述平面基体的承载面倾斜的电支架的两个区段来限定。