JP3183158B2 - Acceleration sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

Acceleration sensor and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP3183158B2
JP3183158B2 JP07601596A JP7601596A JP3183158B2 JP 3183158 B2 JP3183158 B2 JP 3183158B2 JP 07601596 A JP07601596 A JP 07601596A JP 7601596 A JP7601596 A JP 7601596A JP 3183158 B2 JP3183158 B2 JP 3183158B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration sensor
bimorph
piezoelectric ceramic
manufacturing
ceramic plates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP07601596A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09264902A (en
Inventor
純 多保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP07601596A priority Critical patent/JP3183158B2/en
Priority to DE1997112789 priority patent/DE19712789C2/en
Priority to TW086103828A priority patent/TW326497B/en
Priority to SG1997001001A priority patent/SG50014A1/en
Publication of JPH09264902A publication Critical patent/JPH09264902A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3183158B2 publication Critical patent/JP3183158B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G01P15/0907Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the compression mode type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ装置の衝撃検知用などとして使用される加速度セ
ンサ及びその製造方法にかかり、詳しくは、この加速度
センサを構成するバイモルフ型検出素子の構造及びその
作製手順に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor used for detecting an impact of a hard disk drive and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a bimorph-type detecting element constituting the acceleration sensor and its fabrication. About the procedure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、衝撃検知用などの加速度セン
サとしては周知のバイモルフ型検出素子(以下、検出素
子という)を利用して構成されたものがあり、この種の
検出素子を具備してなる加速度センサのうちには特開平
6−273439号公報で示されたようなものがある。
すなわち、この加速度センサは、図3で簡略化して示す
ように、矩形平板状とされたうえで各主表面上に薄膜状
の信号取出電極1及び中間電極2がそれぞれ形成された
一対の圧電セラミック板3,4を具備しており、これら
圧電セラミック板3,4の内側主表面上に形成された中
間電極2同士を対面接合することによって一体化された
検出素子5の長手方向に沿う両端縁のみを側面視「コ」
字状のケース体6でもって固定支持したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an acceleration sensor for detecting an impact, there has been known a sensor using a well-known bimorph type detecting element (hereinafter referred to as a detecting element). Among such acceleration sensors, there is an acceleration sensor as disclosed in JP-A-6-273439.
That is, as shown in a simplified form in FIG. 3, the acceleration sensor is a pair of piezoelectric ceramics having a rectangular flat plate shape and a thin film signal extraction electrode 1 and an intermediate electrode 2 formed on each main surface. Plates 3 and 4, and both end edges along the longitudinal direction of the detection element 5 integrated by face-to-face bonding of the intermediate electrodes 2 formed on the inner main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4. Only side view "Ko"
It is fixedly supported by a letter-shaped case body 6.

【0003】そして、この際における圧電セラミック板
3,4それぞれの長手方向領域は加速度の作用に伴って
発生する応力が変化する一対の境界線L0によって区分
けされた中央部分3a,4aと端部分3b,4bとに区
分されており、圧電セラミック板3,4における中央部
分3a,4aと端部分3b,4bとは板厚方向に沿いつ
つ反転した分極方向A,BとC,Dとの各々に沿って分
極処理された後、中央部分3a,4aと端部分3b,4
bとにおける分極方向A,C及びB,Dのそれぞれが逆
向きとなる状態で対面させられている。
At this time, the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 respectively have central portions 3a and 4a and end portions 3b separated by a pair of boundary lines L0 where the stress generated by the action of acceleration changes. , 4b, and the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 correspond to the polarization directions A, B and C, D which are reversed along the plate thickness direction. After being polarized along the center portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4
b, and the polarization directions A and C and B and D are opposite to each other.

【0004】つまり、例えば、ここでの圧電セラミック
板3,4における中央部分3a,4a同士の分極方向A
及びCは互いに近ずきあう内向きとされる一方、その端
部分3b,4b同士の分極方向B及びDは互いに遠ざか
る外向きとされており、圧電セラミック板3,4それぞ
れの外側主表面上に形成された信号取出電極1の各々は
ケース体6の互いに異なる端面ごとに形成された外部引
出電極7,8の各々と導通している。なお、図示してい
ないが、これら圧電セラミック板3,4の分極処理に際
しては、中央部分3a,4a及び端部分3b,4bの各
々と対応した大きさの分極用電極を予め形成したうえで
の分極処理を施すことが行われており、これらの分極用
電極上には後工程でもって信号取出電極1が積層して形
成されるのが一般的となっている。
In other words, for example, the polarization direction A between the central portions 3a and 4a of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 here.
And C are inwardly approaching each other, while the polarization directions B and D of their end portions 3b and 4b are outwardly facing away from each other. Each of the signal extraction electrodes 1 formed in the above-described manner is electrically connected to each of the external extraction electrodes 7 and 8 formed for different end faces of the case body 6. Although not shown, in the polarization processing of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4, a polarization electrode having a size corresponding to each of the central portions 3a and 4a and the end portions 3b and 4b is formed in advance. A polarization process is performed, and it is general that the signal extraction electrode 1 is formed on these polarization electrodes in a later process by lamination.

【0005】さらに、上記構成とされた検出素子5を用
いているのは、以下のような理由に基づいている。すな
わち、加速度センサに対して加速度が作用した場合に
は、検出素子5を構成する圧電セラミック板3,4それ
ぞれの中央部分3a,4a及び端部分3b,4bが慣性
力の作用によって変形することになり、これらの部分3
a,4a,3b,4bそれぞれには変形に伴う引張応力
若しくは圧縮応力が生じる。そこで、これらの各部分3
a,4a,3b,4bにおいては、各々の分極方向A〜
Dと引張応力または圧縮応力との相乗効果によって電荷
発生量が増大し、検出素子5全体の電荷発生量が増大す
ることが起こる結果、加速度センサのもつ検出感度が向
上することになるためである。
Further, the use of the detecting element 5 having the above-described configuration is based on the following reasons. That is, when acceleration acts on the acceleration sensor, the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 constituting the detecting element 5 are deformed by the action of inertial force. Become these parts 3
Each of a, 4a, 3b, and 4b generates a tensile stress or a compressive stress due to deformation. Therefore, each of these parts 3
a, 4a, 3b, 4b, the respective polarization directions A to
This is because the amount of generated charges increases due to the synergistic effect of D and the tensile stress or the compressive stress, and the amount of generated charges of the entire detection element 5 increases. As a result, the detection sensitivity of the acceleration sensor is improved. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
加速度センサが具備してなる検出素子5を構成する圧電
セラミック板3,4の長手方向領域を中央部分3a,4
aと端部分3b,4bとに区分する境界線L0それぞれ
の位置は、加速度の作用に伴って各圧電セラミック板
3,4の中央部分3a,4a及び端部分3b,4bに発
生する応力が引張または圧縮となる結果として加速度セ
ンサの検出感度が所要の設計値となることを目的として
設定されており、具体的には数値解析手法の一つである
有限要素法などを適用したうえでの計算結果に基づいて
設定されることになっている。
By the way, the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 constituting the detecting element 5 provided in the conventional acceleration sensor are divided into central portions 3a and 4 respectively.
a and the end portions 3b and 4b are separated from each other by the stress generated in the central portions 3a and 4a and the end portions 3b and 4b of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 due to the action of acceleration. Or, the purpose is to set the detection sensitivity of the acceleration sensor to the required design value as a result of compression. Specifically, calculation using the finite element method, which is one of the numerical analysis methods, is performed. It is to be set based on the result.

【0007】しかしながら、このような手法に基づく境
界線L0を設定した際においても、製品のロットごとや
ロット内における圧電セラミック板3,4の材料が多少
なりとも相違していたり加工誤差が発生していたりする
ことがあるため、全ての加速度センサについて設計値を
満たす検出感度をもたせるのは困難であり、加速度セン
サのもつ検出感度がばらつくことになってしまう。すな
わち、ただ単に設計値に合致した検出感度を得るべく検
出素子5における境界線L0の位置を設定しておいたの
では、ある程度の幅が設けられた設計値の許容誤差範囲
をも越えた不良品が製造されてしまうことが避けられ
ず、多大な損失を生じることになる。
However, even when the boundary line L0 is set based on such a method, the material of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 is slightly different from one product lot to another or within a lot, or a processing error occurs. Therefore, it is difficult to provide detection sensitivity that satisfies the design value for all acceleration sensors, and the detection sensitivity of the acceleration sensor varies. That is, if the position of the boundary line L0 in the detection element 5 is simply set so as to obtain the detection sensitivity matching the design value, it is not possible to exceed the allowable error range of the design value having a certain width. It is inevitable that a non-defective product will be manufactured, resulting in a great loss.

【0008】本発明は、このような不都合を解消すべく
創案されたものであり、予め定められた設計値の許容誤
差範囲内に対して検出感度が収まることになる加速度セ
ンサと、加速度センサのもつ検出感度を設計値の許容誤
差範囲内に対して確実に収めることができる加速度セン
サの製造方法とを提供するものである。
The present invention has been made in order to solve such inconveniences. An acceleration sensor whose detection sensitivity falls within an allowable error range of a predetermined design value, It is intended to provide a method of manufacturing an acceleration sensor capable of reliably keeping the detection sensitivity of the acceleration sensor within an allowable error range of a design value.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる加速度セ
ンサは、長手方向領域が中央部分と端部分とに区分され
ており、かつ、これら中央部分及び端部分における分極
方向が相互に反転させられたバイモルフ型検出素子を具
備してなるものであって、バイモルフ型検出素子の長手
方向領域における中央部分の全長(Y)は、自由長
(X)に対する長さ比率(Y/X)が44%以上、か
つ、加速度の作用に伴なって発生する応力が変化する一
対の境界線L0によって区分けされた長さを含まずそれ
より短いことを特徴とするものである。そしてこの際に
おけるバイモルフ型検出素子は、矩形平板状とされたう
えで長手方向領域が分極方向の反転した中央部分及び端
部分に区分されているとともに、その外側主表面上には
信号取出電極が形成され、かつ、その内側主表面上には
中間電極が形成された一対の圧電セラミック板から構成
されたものであるとともに、これら圧電セラミック板同
士は互いの分極方向が逆向きとして対面させられたうえ
で中間電極を介して一体化接合されたものとなってい
る。
According to the acceleration sensor of the present invention, the longitudinal region is divided into a central portion and an end portion, and the directions of polarization at the central portion and the end portion are mutually reversed. and be comprised comprises a bimorph type detection element, the total length of the central portion within that put longitudinally region of the bimorph type detection element (Y), the free length
Is the length ratio (Y / X) to (X) 44% or more?
First, the stress generated by the action of acceleration changes.
It does not include the length divided by the pair boundary line L0
It is characterized by being shorter . In this case, the bimorph-type detection element has a rectangular flat plate shape, and a longitudinal region is divided into a central portion and an end portion where the polarization direction is reversed, and a signal extraction electrode is formed on the outer main surface. And a pair of piezoelectric ceramic plates having an intermediate electrode formed on the inner main surface thereof, and these piezoelectric ceramic plates faced each other with their polarization directions opposite to each other. Then, they are integrally joined via an intermediate electrode.

【0010】一方、本発明にかかる加速度センサの製造
方法は、長手方向領域の中央部分と端部分とを区分する
境界線の位置を予め設定したうえでバイモルフ型検出素
子を作製した後、このバイモルフ型検出素子がケース体
の内部に組み込まれたサンプル品としての加速度センサ
を製造したうえで検出感度の測定を行う工程と、検出感
度の測定結果を考慮して境界線の位置を中央部分寄り若
しくは端部分寄りの位置に設定し直したうえでバイモル
フ型検出素子を作製する工程と、このバイモルフ型検出
素子がケース体の内部に組み込まれた加速度センサを製
造する工程とからなることを特徴としている。
On the other hand, according to the method of manufacturing an acceleration sensor according to the present invention, a bimorph-type detecting element is manufactured after a position of a boundary line for dividing a central portion and an end portion of a longitudinal direction region is set in advance. A step of measuring the detection sensitivity after manufacturing the acceleration sensor as a sample product in which the mold detection element is incorporated into the case body, and taking the measurement result of the detection sensitivity into consideration to shift the boundary line toward the center or It is characterized by comprising a step of manufacturing a bimorph-type detection element after resetting to a position near the end portion, and a step of manufacturing an acceleration sensor in which the bimorph-type detection element is incorporated in the case body. .

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本実施の形態にかかる加速度センサ
の構成を示す破断斜視図、図2はその製造途中状態を示
す説明図であり、これら図中の符号10は検出素子、ま
た、11,12のそれぞれは圧電セラミック板を示して
いる。なお、この際における加速度センサの全体構成は
従来例と基本的に異ならないので、図1及び図2におい
て図3と互いに同一となる部品、部分については同一符
号を付している。
FIG. 1 is a cutaway perspective view showing the configuration of an acceleration sensor according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which the acceleration sensor is being manufactured. Each of 12 indicates a piezoelectric ceramic plate. Since the overall configuration of the acceleration sensor at this time is not fundamentally different from that of the conventional example, parts and portions in FIGS. 1 and 2 that are the same as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0013】本発明にかかる加速度センサは、図1で示
すように、矩形平板状とされたうえで主表面上に信号取
出電極1及び中間電極2が形成された一対の圧電セラミ
ック板11,12を具備しており、これら圧電セラミッ
ク板11,12の内側主表面上に形成された中間電極2
同士を対面接合してなる検出素子10の長手方向に沿う
両端縁のみが側面視「コ」字状のケース体6でもって固
定支持されたものとなっている。そして、この検出素子
10を構成する圧電セラミック板11,12それぞれの
長手方向領域は、後述する手順に従って位置決めしたう
えで設定された一対の境界線L1によって区分されて
なる中央部分11a,12aと端部分11b,12bと
に区分されており、この際における中央部分11a,
12aの全長Yは検出素子10の長手方向領域におけ
る自由長、つまり、ケース体6でもって固定支持された
両端縁を除いて検出素子10が自由に撓み得る長さ領域
である自由長Xに対する長さ比率Y/Xが44%から7
3%の範囲内となり、かつ、加速度の作用に伴なって発
生する応力が変化する一対の境界線L0によって区分け
された長さを含まずそれより短くなるように設定されて
いる。
As shown in FIG. 1, the acceleration sensor according to the present invention has a pair of piezoelectric ceramic plates 11 and 12 each having a rectangular flat plate shape and a signal extraction electrode 1 and an intermediate electrode 2 formed on a main surface. And an intermediate electrode 2 formed on the inner main surfaces of these piezoelectric ceramic plates 11 and 12.
Only the both edges along the longitudinal direction of the detection element 10 formed by joining the two face to face are fixed and supported by a case body 6 having a U-shape in a side view. Then, the respective longitudinal region piezoceramic plates 11 and 12 constituting the detection element 10 is divided only by comprising a central portion 11a by a pair of boundary line L1 is set in terms of the positioning according to the procedure described below, and 12a end portion 11b, which is only divided into a 12b, a central portion 11a in this case,
The total length Y of 12a is a free length in the longitudinal direction area of the detection element 10, that is, a free length X which is a length area where the detection element 10 can flex freely except for both end edges fixed and supported by the case body 6. Length ratio Y / X from 44% to 7
3% in the range between Do Ri and become accompanied to the action of acceleration originating
Classified by a pair of boundary lines L0 where the generated stress changes
The length is set to be shorter than the specified length .

【0014】すなわち、例えば、検出素子10を構成す
る圧電セラミック板11,12それぞれの長手方向領域
の全長が6.4mm、厚みが0.12mmであり、検出
素子10の長手方向領域における自由長Xが5.4mm
である場合における中央部分11a,12aの全長Yは
2.4mm(Y/X≒44.4%)から3.9mm(Y
/X≒72.2%)の範囲内として設定されている。そ
して、これらの加速度センサについて発明者らが調査し
てみたところ、いずれの加速度センサが有する検出感度
も予め定められた設計値の許容誤差範囲である1.95
〜2.25mV/Gに収まることが確認されている。
That is, for example, each of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detecting element 10 has a total length of 6.4 mm and a thickness of 0.12 mm, and the free length X of the detecting element 10 in the longitudinal direction is set. Is 5.4mm
, The total length Y of the central portions 11a and 12a is from 2.4 mm (Y / X ≒ 44.4%) to 3.9 mm (Y / X ≒ 44.4%).
/X≒72.2%). When the inventors investigated these acceleration sensors, the detection sensitivity of each acceleration sensor was 1.95, which is a predetermined allowable range of design value.
It has been confirmed that it falls within 2.25 mV / G.

【0015】また、この検出素子10を構成する圧電セ
ラミック板11,12それぞれの中央部分11a,12
aと端部分11b,12bとは板厚方向に沿いつつ互い
に反転した分極方向A,BとC,Dとのそれぞれに沿っ
て分極処理された後、中央部分11a,12aと端部分
11b,12bとにおける分極方向A,C及びB,Dの
それぞれが逆向きとしたうえで一体化接合されたものと
なっている。つまり、ここでの検出素子10を構成する
圧電セラミック板11,12における中央部分11a,
12a同士の分極方向A及びCは互いに近ずきあう内向
きとされている一方、その端部分11b,12b同士の
分極方向B及びDは互いに遠ざかる外向きとされてお
り、各圧電セラミック板11,12の外側主表面上に形
成された信号取出電極1の各々はケース体6の互いに異
なる端面ごとに形成された外部引出電極7,8の各々と
導通している。なお、圧電セラミック板11,12にお
ける各部分11a,12a,11b,12bの分極方向
が上記とは逆向きの場合もあり、このような構成であっ
てもよいことは勿論である。
The center portions 11a and 12a of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detecting element 10, respectively.
a and the end portions 11b, 12b are polarized along respective polarization directions A, B and C, D, which are opposite to each other along the plate thickness direction, and then the center portions 11a, 12a and the end portions 11b, 12b. The polarization directions A, C, B, and D in the above directions are reversed, and are integrally joined. That is, the central portions 11a, 11a, of the piezoelectric ceramic plates 11, 12 constituting the detection element 10 here.
The polarization directions A and C of the piezoelectric ceramic plates 12a are inwardly approaching each other, while the polarization directions B and D of the end portions 11b and 12b are outwardly away from each other. Each of the signal extraction electrodes 1 formed on the outer main surface of each of the external lead electrodes 7 and 8 formed on different end faces of the case body 6 is electrically connected to each other. Note that the polarization directions of the portions 11a, 12a, 11b, 12b of the piezoelectric ceramic plates 11, 12 may be opposite to those described above, and it goes without saying that such a configuration may be employed.

【0016】ところで、図1で示した構成を有する加速
度センサは、本発明にかかる製造方法を採用したうえ
で、つまり、以下に示すような手順に従って製造された
ものである。そして、この際においては、まず最初に、
サンプル品となる加速度センサを製造することが行われ
る。
The acceleration sensor having the structure shown in FIG. 1 is manufactured by employing the manufacturing method according to the present invention, that is, manufactured according to the following procedure. And in this case, first of all,
Manufacturing of an acceleration sensor as a sample product is performed.

【0017】すなわち、まず、サンプル品の製造時に
は、製品のロットごとやロット内のうちから、分極処理
が未実施の状態にある一対の圧電セラミック板、つま
り、従来例における圧電セラミック板3,4となるべき
圧電セラミック板を選択した後、有限要素法などを適用
したうえでの計算結果に基づいて圧電セラミック板3,
4それぞれの長手方向領域を3つの部分に区分するため
の境界線L0を位置決めして設定する。そして、図2で
示すように、一対の境界線L0によって区分けされた各
圧電セラミック板3,4の中央部分3a,4a及び端部
分3b,4bの各々と対応した大きさを有するマスクパ
ターンを用意し、かつ、これらのマスクパターンを用い
たうえで各圧電セラミック板3,4の外側主表面上に分
極用電極13を形成する。引き続き、圧電セラミック板
3,4それぞれの内側主表面上に中間電極2を形成し、
かつ、これらの電極を利用したうえで高電圧を印加する
ことによって圧電セラミック板3,4における長手方向
領域の中央部分3a,4a及び端部分3b,4bの分極
方向が互いに反転していることになる分極処理を実行す
る。なお、ここでの図2は、圧電セラミック板3のみを
図示したものである。
That is, at the time of manufacturing a sample product, a pair of piezoelectric ceramic plates that have not been subjected to polarization processing, ie, the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 in the conventional example, are selected from each lot of the product or within the lot. After selecting the piezoceramic plate to be used, the piezoceramic plate 3, 3,
4. Position and set a boundary line L0 for dividing each longitudinal region into three parts. Then, as shown in FIG. 2, a mask pattern having a size corresponding to each of the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of each of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 divided by the pair of boundary lines L0 is prepared. Then, the polarization electrodes 13 are formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 using these mask patterns. Subsequently, an intermediate electrode 2 is formed on the inner main surface of each of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4,
In addition, by using these electrodes and applying a high voltage, the polarization directions of the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of the longitudinal direction regions of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 are inverted from each other. Is performed. FIG. 2 shows only the piezoelectric ceramic plate 3.

【0018】さらに、分極処理が施された圧電セラミッ
ク板3,4の外側主表面上に形成されている分極用電極
13上に信号取出電極1を積層して形成した後、これら
の圧電セラミック板3,4の内側主表面上に形成された
中間電極2同士を対面接合することによって一体化され
た検出素子5を作製する。引き続き、検出素子5の長手
方向に沿う両端縁のみをケース体6でもって固定支持
し、かつ、圧電セラミック板3,4それぞれの外側主表
面上に形成された信号取出電極1の各々をケース体6の
互いに異なる端面ごとに形成された外部引出電極7,8
の各々と導通させると、検出素子5がケース体6の内部
に組み込まれた加速度センサ、つまり、図3で示した従
来例と同様の構成を有する加速度センサがサンプル品と
して製造されたことになる。
Further, after the signal extraction electrode 1 is formed by laminating on the polarization electrode 13 formed on the outer main surface of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 which have been subjected to the polarization processing, these piezoelectric ceramic plates are formed. The integrated detection element 5 is produced by joining the intermediate electrodes 2 formed on the inner main surfaces of the substrates 3 and 4 face-to-face. Subsequently, only the both edges along the longitudinal direction of the detection element 5 are fixedly supported by the case body 6, and each of the signal extraction electrodes 1 formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 is connected to the case body. 6. External extraction electrodes 7, 8 formed for different end faces 6
When this is conducted, the acceleration sensor in which the detecting element 5 is incorporated in the case body 6, that is, the acceleration sensor having the same configuration as the conventional example shown in FIG. 3 is manufactured as a sample product. .

【0019】そして、サンプル品として製造された加速
度センサの複数個が有する検出感度をそれぞれ測定して
みると、これらサンプル品における検出感度のばらつき
状態が明らかとなり、製品のロットごとやロット内にお
ける圧電セラミック板の材料状態及び加工誤差の状態を
把握することが可能となる。そこで、これらのサンプル
品によって得られた検出感度の測定結果を考慮したう
え、新たに作製が開始される検出素子10のそれぞれを
構成する圧電セラミック板11,12における長手方向
領域の中央部分11a,12a及び端部分11b,12
bを区分するために設定される境界線L1の位置を中央
部分11a,12a寄り若しくは端部分11b,12b
寄りの位置へと設定し直すことを行う。
When the detection sensitivities of a plurality of acceleration sensors manufactured as sample products are measured, the variation of the detection sensitivities in these sample products becomes clear, and the piezoelectricity in each product lot or in each lot is clarified. It is possible to grasp the material state of the ceramic plate and the state of the processing error. Therefore, taking into account the measurement results of the detection sensitivities obtained by these sample products, the center portions 11a, 11a, of the longitudinal direction regions of the piezoelectric ceramic plates 11, 12 constituting each of the detection elements 10 to be newly manufactured are started. 12a and end portions 11b, 12
The position of the boundary line L1 set for dividing b is shifted toward the center portions 11a, 12a or the end portions 11b, 12b.
Perform setting again to the closer position.

【0020】すなわち、この際には、サンプル品におけ
る検出感度が高め傾向として現れていれば、境界線L1
の位置を中央部分11a,12a寄りへと設定し直すこ
とによって加速度センサの検出感度が低くなるよう調整
することが行われる一方、サンプル品における検出感度
が低め傾向として現れていれば、境界線L1の位置を端
部分11b,12b寄りへと設定し直すことによって加
速度センサの検出感度が高くなるように調整することが
行われる。
That is, at this time, if the detection sensitivity of the sample product appears to be increasing, the boundary line L1
Is adjusted so as to lower the detection sensitivity of the acceleration sensor by resetting the position of the acceleration sensor to a position closer to the center portions 11a and 12a. On the other hand, if the detection sensitivity of the sample product appears to be lower, the boundary line L1 Is adjusted so as to increase the detection sensitivity of the acceleration sensor by resetting the position toward the end portions 11b and 12b.

【0021】引き続き、図2で示すように、製品のロッ
トごとやロット内から取り出されて一対の境界線L1が
新たに設定し直された圧電セラミック板11,12の中
央部分11a,12a及び端部分11b,12bの各々
と対応した大きさを有するマスクパターンを用意し、か
つ、これらのマスクパターンを用いたうえで各圧電セラ
ミック板11,12の外側主表面上に分極用電極13の
それぞれを形成する。そして、各圧電セラミック板1
1,12の内側主表面上に中間電極2を形成した後、こ
れらの分極用電極13及び中間電極2を利用したうえで
高電圧を印加することによって圧電セラミック板11,
12における長手方向領域の中央部分11a,12a及
び端部分11b,12bの分極方向が互いに反転してい
ることになる分極処理を実行する。なお、この図2にお
いては、一方側の圧電セラミック板11のみを図示して
いる。
Subsequently, as shown in FIG. 2, the central portions 11a, 12a and the ends of the piezoelectric ceramic plates 11, 12 which are taken out of each lot of the product or from within the lot and for which a pair of boundary lines L1 are newly set. A mask pattern having a size corresponding to each of the portions 11b and 12b is prepared, and after using these mask patterns, the polarization electrodes 13 are formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12, respectively. Form. And each piezoelectric ceramic plate 1
After the intermediate electrode 2 is formed on the inner main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12, a high voltage is applied to the piezoelectric ceramic plates 11 and
A polarization process is performed in which the polarization directions of the central portions 11a and 12a and the end portions 11b and 12b of the longitudinal region in FIG. In FIG. 2, only one side of the piezoelectric ceramic plate 11 is shown.

【0022】その後、これら圧電セラミック板11,1
2の外側主表面上に形成されている分極用電極13上
に、信号取出電極1を積層して形成することを行う。な
お、ここでは、圧電セラミック板11,12の外側主表
面上に分極用電極13を形成することを行っているが、
例えば、各圧電セラミック板11,12の外側主表面上
に一体となった信号取出電極1を形成し、かつ、内側主
表面上の中間電極2を各部分11a,12a,11b,
12bごとに対応する状態で分割形成しておくことも可
能であり、このことはサンプル品の製造時においても同
様である。
Thereafter, the piezoelectric ceramic plates 11, 1
The signal extraction electrode 1 is laminated on the polarization electrode 13 formed on the outer main surface of the second electrode 2. Here, the polarization electrode 13 is formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12, however,
For example, an integrated signal extraction electrode 1 is formed on the outer main surface of each of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12, and the intermediate electrode 2 on the inner main surface is connected to each of the portions 11a, 12a, 11b, 11b.
It is also possible to divide and form them in a state corresponding to each 12b, which is the same when manufacturing a sample product.

【0023】さらに、圧電セラミック板11,12の内
側主表面上に形成された中間電極2同士を対面接合する
ことによって一体化された検出素子10を作製した後、
この検出素子10の長手方向に沿う両端縁のみをケース
体6でもって固定支持し、かつ、各圧電セラミック板1
1,12の外側主表面上に形成された信号取出電極1の
それぞれをケース体6の互いに異なる端面ごとに形成さ
れた外部引出電極7,8の各々と導通させると、検出素
子10がケース体6の内部に組み込まれてなる図1で示
した構成を有する加速度センサが製造されたことにな
る。なお、本実施の形態に係る加速度センサに対して加
速度が作用した場合にも、従来例同様、検出素子10を
構成する圧電セラミック板11,12それぞれの中央部
分11a,12a及び端部分11b,12bが慣性力の
作用によって変形し、これらの部分11a,12a,1
1b,12bそれぞれに引張応力若しくは圧縮応力が生
じる結果、各々の分極方向A〜Dと引張または圧縮応力
との相乗効果によって電荷発生量が増大することになっ
ている。
Further, after the intermediary electrodes 2 formed on the inner main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 are face-to-face joined to each other, an integrated detection element 10 is manufactured.
Only the both edges along the longitudinal direction of the detecting element 10 are fixedly supported by the case body 6 and each piezoelectric ceramic plate 1
When each of the signal extraction electrodes 1 formed on the outer main surfaces of the first and second outer surfaces 1 and 12 is electrically connected to each of the external extraction electrodes 7 and 8 formed on different end faces of the case body 6, the detection element 10 is turned on. Thus, an acceleration sensor having the configuration shown in FIG. Note that, even when acceleration acts on the acceleration sensor according to the present embodiment, similarly to the conventional example, the central portions 11a and 12a and the end portions 11b and 12b of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 that constitute the detection element 10 respectively. Are deformed by the action of inertia force, and these portions 11a, 12a, 1
As a result of the occurrence of tensile stress or compressive stress in each of 1b and 12b, the amount of charge generation increases due to the synergistic effect of the respective polarization directions A to D and the tensile or compressive stress.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる加
速度センサの有する検出感度は、製品のロットごとやロ
ット内における圧電セラミック板材料の相違や加工誤差
があったとしても、これらの悪影響を受けることなく、
予め定められた設計値の許容誤差範囲内に収まってい
る。そこで、設計値の許容誤差範囲をも越えた不良品が
製造されることがなくなり、損失が生じることをなくす
ことができるという効果が得られる。また、本発明の製
造方法によれば、加速度センサのもつ検出感度を設計値
の許容誤差範囲内に対して確実に収めることができるこ
とになる。
As described above, the detection sensitivity of the acceleration sensor according to the present invention is such that even if there is a difference in the piezoelectric ceramic plate material or a processing error among the lots of the product or within the lot, these adverse effects are affected. Without receiving
It is within the allowable error range of the predetermined design value. Therefore, there is obtained an effect that a defective product exceeding the allowable error range of the design value is not manufactured, and loss can be prevented. Further, according to the manufacturing method of the present invention, the detection sensitivity of the acceleration sensor can be reliably set within the allowable error range of the design value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施の形態にかかる加速度センサの構成を示
す破断斜視図である。
FIG. 1 is a cutaway perspective view showing a configuration of an acceleration sensor according to an embodiment.

【図2】その製造途中状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a state during the production.

【図3】従来形態にかかる加速度センサの構成を示す破
断斜視図である。
FIG. 3 is a cutaway perspective view showing a configuration of an acceleration sensor according to a conventional embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 検出素子(バイモルフ型検出素子) 11 圧電セラミック板 11a 中央部分 11b 端部分 12 圧電セラミック板 12a 中央部分 12b 端部分 X 検出素子の長手方向領域における自由長 Y 中央部分の全長 Y/X 長さ比率 Reference Signs List 10 detecting element (bimorph type detecting element) 11 piezoelectric ceramic plate 11a central part 11b end part 12 piezoelectric ceramic plate 12a central part 12b end part X free length in the longitudinal direction area of detecting element Y total length of central part Y / X length ratio

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/09 H01L 41/08 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01P 15/09 H01L 41/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】長手方向領域が中央部分と端部分とに区分
されており、かつ、これら中央部分及び端部分における
分極方向が相互に反転させられたバイモルフ型検出素子
を具備してなる加速度センサであって、 バイモルフ型検出素子の長手方向領域における中央部分
の全長(Y)は、自由長(X)に対する長さ比率(Y/
X)が44%以上、かつ、加速度の作用に伴なって発生
する応力が変化する一対の境界線L0によって区分けさ
れた長さを含まずそれより短いことを特徴とする加速度
センサ。
1. An acceleration sensor comprising a bimorph-type detecting element in which a longitudinal region is divided into a central portion and an end portion, and polarization directions of the central portion and the end portion are mutually reversed. a is the total length of the central portion within that put longitudinally region of the bimorph type detection element (Y), the length ratio of the free length (X) (Y /
X) is 44% or more and occurs due to the action of acceleration
Is divided by a pair of boundary lines L0 at which the changing stress changes.
An acceleration sensor characterized in that the acceleration sensor does not include the length and is shorter than the length .
【請求項2】請求項1に記載された加速度センサであっ
て、 バイモルフ型検出素子は、矩形平板状とされたうえで長
手方向領域が分極方向の反転した中央部分及び端部分に
区分されているとともに、その外側主表面上には信号取
出電極が形成され、かつ、その内側主表面上には中間電
極が形成された一対の圧電セラミック板から構成された
ものであるとともに、これら圧電セラミック板同士は互
いの分極方向が逆向きとして対面させられたうえで中間
電極を介して一体化接合されたものであることを特徴と
する加速度センサ。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the bimorph-type detecting element has a rectangular flat plate shape and a longitudinal direction region is divided into a central portion and an end portion in which a polarization direction is reversed. And a pair of piezoelectric ceramic plates having a signal extraction electrode formed on the outer main surface thereof and an intermediate electrode formed on the inner main surface thereof. An acceleration sensor characterized in that they are faced to each other with their polarization directions opposite to each other and are integrally joined via an intermediate electrode.
【請求項3】長手方向領域が分極方向の反転した中央部
分と端部分とに区分されたバイモルフ型検出素子を具備
してなる加速度センサの製造方法であって、 長手方向領域の中央部分と端部分とを区分する境界線の
位置を予め設定したうえでバイモルフ型検出素子を作製
した後、このバイモルフ型検出素子がケース体の内部に
組み込まれたサンプル品としての加速度センサを製造し
たうえで検出感度の測定を行う工程と、 検出感度の測定結果を考慮して境界線の位置を中央部分
寄り若しくは端部分寄りの位置に設定し直したうえでバ
イモルフ型検出素子を作製する工程と、 このバイモルフ型検出素子がケース体の内部に組み込ま
れた加速度センサを製造する工程とからなることを特徴
とする加速度センサの製造方法。
3. A method of manufacturing an acceleration sensor comprising a bimorph-type detecting element in which a longitudinal region is divided into a center portion and an end portion in which a polarization direction is reversed, wherein a center portion and an end of the longitudinal region are provided. After setting the position of the boundary line that separates the part and the bimorph-type detection element, the detection is performed after the bimorph-type detection element is manufactured after manufacturing an acceleration sensor as a sample product incorporated in the case body. A step of measuring the sensitivity, a step of resetting the position of the boundary line to a position closer to the center part or an end part in consideration of the measurement result of the detection sensitivity, and manufacturing a bimorph-type detection element; Manufacturing the acceleration sensor in which the mold detecting element is incorporated inside the case body.
JP07601596A 1996-03-29 1996-03-29 Acceleration sensor and method of manufacturing the same Expired - Lifetime JP3183158B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07601596A JP3183158B2 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Acceleration sensor and method of manufacturing the same
DE1997112789 DE19712789C2 (en) 1996-03-29 1997-03-26 Method of manufacturing a production acceleration sensor
TW086103828A TW326497B (en) 1996-03-29 1997-03-26 The acceleration sensor and its manufacturing method
SG1997001001A SG50014A1 (en) 1996-03-29 1997-03-27 Acceleration sensor and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07601596A JP3183158B2 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Acceleration sensor and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09264902A JPH09264902A (en) 1997-10-07
JP3183158B2 true JP3183158B2 (en) 2001-07-03

Family

ID=13593007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07601596A Expired - Lifetime JP3183158B2 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Acceleration sensor and method of manufacturing the same

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP3183158B2 (en)
DE (1) DE19712789C2 (en)
SG (1) SG50014A1 (en)
TW (1) TW326497B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102937137A (en) * 2012-11-20 2013-02-20 浙江大学 Piezoelectric power generation rolling bearing unit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5144004B2 (en) * 2005-04-27 2013-02-13 京セラクリスタルデバイス株式会社 Inertial sensor element

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0616222B1 (en) * 1993-03-19 1997-05-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Acceleration sensor
JP2780594B2 (en) * 1993-03-19 1998-07-30 株式会社村田製作所 Acceleration sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102937137A (en) * 2012-11-20 2013-02-20 浙江大学 Piezoelectric power generation rolling bearing unit
CN102937137B (en) * 2012-11-20 2015-01-14 浙江大学 Piezoelectric power generation rolling bearing unit

Also Published As

Publication number Publication date
DE19712789A1 (en) 1997-11-06
SG50014A1 (en) 1998-06-15
JPH09264902A (en) 1997-10-07
TW326497B (en) 1998-02-11
DE19712789C2 (en) 2002-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6263735B1 (en) Acceleration sensor
EP0990159B1 (en) Suspension arrangement for semiconductor accelerometer
US6615465B2 (en) Method for producing an acceleration sensor
US7188525B2 (en) Angular velocity sensor
JP3183177B2 (en) Acceleration sensor
US5239870A (en) Semiconductor acceleration sensor with reduced cross axial sensitivity
JPH07113647B2 (en) Semiconductor acceleration sensor
US5948982A (en) Vibrating beam accelerometers and methods of forming vibrating beam accelerometers
EP0265090A2 (en) Method for making multisensor piezoelectric elements
JP2780594B2 (en) Acceleration sensor
JP4909607B2 (en) 2-axis acceleration sensor
KR20000068111A (en) Bimorph piezoelectric device for acceleration sensor and method of its manufacture
JP3183158B2 (en) Acceleration sensor and method of manufacturing the same
JP3189506B2 (en) Acceleration sensor
EP3517979B1 (en) Vibrating beam accelerometer
JPH08247768A (en) Angular velocity sensor
JP3428803B2 (en) Acceleration sensor and method of manufacturing the same
JP3473115B2 (en) Acceleration sensor
JPH08160071A (en) Silicon accelerometer
JP3239709B2 (en) Acceleration sensor
JP3094757B2 (en) Method of manufacturing acceleration detecting element
JPH07128358A (en) Acceleration sensor
JP3077522B2 (en) Piezoelectric element, acceleration sensor configured using the same, and method of manufacturing piezoelectric element
JPH07176768A (en) Acceleration sensor
JPH11118823A (en) Mechanical and electric converting element, its manufacture, and acceleration sensor

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090427

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090427

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100427

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120427

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130427

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140427

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term