CN108291796B - 压电挠曲传感器以及检测装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够以较高的检测效率检测挠曲的压电挠曲传感器。压电挠曲传感器(1)具备：第1压电板(11)，极化轴方向(P1)平行于第1以及第2主面(11a以及11b)；第1、第2分割电极(12、13)，被设置于第1压电板(11)的第1主面(11a)；和第3、第4分割电极(14、15)，被设置于第1压电板(11)的第2主面(11b)。通过第1压电板(11)以及第1～第4分割电极(12～15)来构成压电元件(2)。第1分割电极(12)与第3分割电极(14)隔着第1压电板(11)而相互对置，第2分割电极(13)与第4分割电极(15)隔着第1压电板(11)而相互对置。第1分割电极(12)与第4分割电极(15)被电连接，第2分割电极(13)与第3分割电极(14)被电连接。

Description

压电挠曲传感器以及检测装置
技术领域
本发明涉及用于对基板等的挠曲进行检测的压电挠曲传感器以及检测装置。
背景技术
以往，作为对基板等的挠曲进行检测的传感器，例如，已知下述的专利文献1所述的利用d31模式的压电传感器。
专利文献1所述的压电传感器具有双压电构造。该压电传感器具有上层的压电薄膜和下层的压电薄膜。在检测挠曲时，对基于上层的压电薄膜的输出以及基于下层的压电薄膜的输出进行测定，例如修正上层的输出。由此，由于压电传感器的热电效应而产生的上层的电荷与下层的电荷被抵消。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开昭62-156503号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
但是，在专利文献1所述的压电传感器中，需要测定上层的输出和下层的输出，并且必须设置修正电路。因此，检测效率不良。
本发明的目的在于，提供一种能够以较高的检测效率检测挠曲的压电挠曲传感器以及检测装置。
-解决课题的手段-
本发明所涉及的压电挠曲传感器具备：第1压电板，平面形状为矩形或者正方形，具有第1主面和与所述第1主面对置的第2主面，该第1压电板的极化轴方向平行于所述第1以及第2主面、并且是沿着所述矩形或者正方形的任意边的方向；第1、第2分割电极，被设置于所述第1压电板的所述第1主面，隔着在与所述第1压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的第1电极非形成区域，沿着所述第1压电板的极化轴方向而被配置；和第3、第4分割电极，被设置于所述第1压电板的所述第2主面，隔着在与所述第1压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的第2电极非形成区域，沿着所述第1压电板的极化轴方向而被配置，所述压电挠曲传感器构成压电元件，其具有所述第1压电板以及所述第1～第4分割电极，具有相互对置的第1、第2主面、相互对置的第1、第2侧面以及相互对置的第1、第2端面，所述第1分割电极与所述第3分割电极隔着所述第1压电板而相互对置，所述第2分割电极与所述第4分割电极隔着所述第1压电板而相互对置，所述第1分割电极与所述第4分割电极被电连接，所述第2分割电极与所述第3分割电极被电连接。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的某个特定的方面，进一步具备：第1外部电极，将所述第1分割电极与所述第4分割电极电连接；和第2外部电极，将所述第2分割电极与所述第3分割电极电连接。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的其他特定的方面，所述第1、第2电极非形成区域在与所述第1压电板的极化轴方向正交的方向上延伸。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的又一特定的方面，所述第1～第4分割电极未在所述压电元件的所述第1、第2侧面露出。在该情况下，杂质难以附着于第1～第4分割电极以及第1～第4分割电极之间。因此，绝缘电阻难以变低。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的其它特定的方面，所述压电元件具有在所述第1压电板层叠的第2压电板，
所述第2压电板的极化轴方向是与所述第1压电板的极化轴方向相反的方向，在所述第2压电板的与所述第1压电板侧的面相反的一侧的面，隔着在与所述第2压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的第3电极非形成区域，设置有沿着所述第2压电板的极化轴方向而被配置的第5、第6分割电极。在该情况下，能够进一步提高压电挠曲传感器的电荷灵敏度。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的又一特定的方面，在所述压电元件的所述第1主面以及所述第2主面内的至少一方，层叠有封装基板。在该情况下，能够提高压电挠曲传感器的强度。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的又一特定的方面，所述封装基板具有第1、第2封装基板，在所述压电元件的所述第1主面层叠有所述第1封装基板，在所述压电元件的所述第2主面层叠有所述第2封装基板。在该情况下，能够进一步提高压电挠曲传感器的强度。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的又一特定的方面，在俯视时，在与所述第2电极非形成区域的至少一部分重叠的位置，在所述第2封装基板设置有在与所述第1压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的槽。在该情况下，基于检测对象的挠曲的应力高效地向第1压电板施加。因此，能够进一步提高基于压电挠曲传感器的挠曲的检测效率，并且能够提高电荷灵敏度。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的又一特定的方面，所述槽在与所述第1压电板的极化轴方向正交的方向上延伸。
在本发明所涉及的压电挠曲传感器的又一特定的方面，所述槽在所述第2封装基板，位于所述第1压电板的极化轴方向上的中央。在该情况下，基于检测对象的挠曲的应力进一步高效地对第1压电板施加。因此，能够进一步提高基于压电挠曲传感器的挠曲的检测效率。
本发明所涉及的检测装置具备：包含具有第1、第2输入端和输出端的运算放大器的传感器电路；以及根据本发明而构成的压电挠曲传感器，所述压电挠曲传感器与所述运算放大器的所述第1输入端连接。在该情况下，由于使用静电电容较大的压电挠曲传感器，因此能够检测更低频带的信号。
-发明效果-
根据本发明所涉及的压电挠曲传感器以及检测装置，能够提高压电挠曲传感器以及检测装置所被固定的基板的挠曲的检测效率。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的压电挠曲传感器的分解立体图。
图2是表示将本发明的第1实施方式所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图3(a)是本发明的第1实施方式中的第1压电板的示意性的俯视图，图3(b)是将第1压电板透视表示的示意性的俯视图。
图4(a)以及图4(b)是本发明的第1实施方式所涉及的压电挠曲传感器的立体图。
图5是表示作为挠曲的检测对象的基板的电极构造的一个例子的示意性的俯视图。
图6是本发明的第1实施方式的第1变形例所涉及的压电挠曲传感器的示意性的正面剖视图。
图7(a)以及图7(b)是本发明的第1实施方式的第2变形例所涉及的压电挠曲传感器的分解立体图。
图8是表示本发明的第1实施方式的第3变形例中的安装基板的电极构造的示意性的俯视图。
图9(a)以及图9(b)是本发明的第1实施方式的第3变形例中的层叠体的分解立体图。
图10是表示将本发明的第1实施方式的第4变形例所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图11是表示将本发明的第1实施方式的第5变形例所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图12是表示将本发明的第1实施方式的第6变形例所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图13是表示将本发明的第1实施方式的第7变形例所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图14是表示将本发明的第2实施方式所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图15是表示将本发明的第3实施方式所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
图16是用于对本发明的第3实施方式的变形例所涉及的压电挠曲传感器中的槽的结构进行说明的第2封装基板的仰视图。
图17是本发明的第4实施方式所涉及的检测装置的电路图。
图18是本发明的第5实施方式所涉及的检测装置的电路图。
具体实施方式
以下，通过参照附图来对本发明的具体实施方式进行说明，来使本发明清楚明了。
另外，指出本说明书中所述的各实施方式是示例性的，在不同的实施方式间能够进行结构的局部置换或者组合。
图1是本发明的第1实施方式所涉及的压电挠曲传感器的分解立体图。图2是表示将第1实施方式所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
如图1所示，压电挠曲传感器1具有：压电元件2、第1、第2封装基板3、4以及第1、第2接合材料层5、6。压电元件2具有相互对置的第1、第2主面2a、2b、相互对置的第1、第2侧面2g、2h以及相互对置的第1、第2端面2e、2f。
压电元件2具有平面形状为矩形的第1压电板11。第1压电板11包含PZT等的压电陶瓷或者压电单晶。另外，第1压电板11的平面形状也可以是正方形。
如图2所示，第1压电板11具有相互对置的第1、第2主面11a、11b。第1压电板11的极化轴方向P1沿着第1压电板11的长度方向。即，极化轴方向P1平行于第1主面11a以及第2主面11b，被设为沿着在上述矩形形状的长度方向上延伸的边的方向。另外，第1压电板11的极化轴方向P1并不限定于此。极化轴方向P1是沿着作为第1压电板11的平面形状的矩形形状或者正方形形状的任意边的方向即可。
另外，在本实施方式中，第1压电板11的第1主面11a是图1所示的压电元件2的第1主面2a。第1压电板11的第2主面11b是压电元件2的第2主面2b。
压电挠曲传感器1从第2封装基板4侧，被安装于后述的基板18。因此，将位于下方的封装基板设为第2封装基板4，将第1压电板11中层叠于第2封装基板4的一侧的主面即下表面设为第2主面11b。
图3(a)是第1实施方式中的第1压电板的示意性的俯视图。图3(b)是将第1压电板透视表示的示意性的俯视图。
如图3(a)所示，在第1压电板11的第1主面11a上，设置有第1、第2分割电极12、13。第1分割电极12与第2分割电极13隔着第1电极非形成区域11c并沿着极化轴方向P1而被配置。所谓第1电极非形成区域11c，是指被第1分割电极12和第2分割电极13夹着的第1主面11a上的区域。该第1电极非形成区域11c在与极化轴方向P1交叉的方向、在本实施方式中为正交的方向上延伸。
如图3(b)所示，在第2主面1１b，设置第3、第4分割电极14、15。第3分割电极14与第4分割电极15隔着第2电极非形成区域1１d，沿着极化轴方向P1而被配置。第2电极非形成区域11d在与极化轴方向P1交叉的方向、在本实施方式中为正交的方向上延伸。第1、第2分割电极12、13以及第3、第4分割电极14、15包含Cu、Ag、Al、Au等的金属或合金。
第1分割电极12与第3分割电极14隔着第1压电板11而相互对置。第2分割电极13与第4分割电极15隔着第1压电板11而相互对置。
返回到图1，第1封装基板3具有相互对置的第1、第2主面3a、3b。第2封装基板4也具有相互对置的第1、第2主面4a、4b。第1、第2封装基板3、4的平面形状并不被特别限定，在本实施方式中，被设为与第1压电板11的平面形状相等。第1、第2封装基板3、4包含氧化铝等的适当的绝缘性陶瓷。并且，也可以由绝缘性陶瓷以外的半导体陶瓷、压电体陶瓷等形成。
第1封装基板3通过第1接合材料层5，与压电元件2的第1主面2a接合。更具体而言，第1封装基板3的第2主面3b与压电元件2的第1主面2a接合。第2封装基板4通过第2接合材料层6，与压电元件2的第2主面2b接合。更具体而言，第2封装基板4的第1主面4a与压电元件2的第2主面2b被接合。第1、第2接合材料层5、6包含环氧类粘接剂等的粘接剂。使用的粘接剂并不被特别限定。
在包含压电元件2以及第1、第2封装基板3、4的层叠体，设置第1、第2外部电极19a、19b。详细内容后面叙述，第1分割电极12与第4分割电极15经由第1外部电极19a而被电连接。第2分割电极13与第3分割电极14经由第2外部电极19b而被电连接。
本实施方式的特征在于以下的结构。1)第1分割电极12与第2分割电极13所对置的第4分割电极15被电连接，该第3分割电极在极化轴方向P1上与第1分割电极12隔开。2)第2分割电极13与第1分割电极12所对置的第3分割电极14被电连接。由此，通过压电挠曲传感器1，能够以较高的检测效率来检测挠曲。以下，与第1、第2外部电极19a、19b的具体结构一起，对此进行说明。
图4(a)以及图4(b)是第1实施方式所涉及的压电挠曲传感器的立体图。
如图4(a)所示，压电挠曲传感器1具有第1压电板11以及第1、第2封装基板3、4层叠而成的层叠体10。层叠体10具有在长度方向上相互对置的第1、第2端面10e、10f。这里，将与长度方向以及厚度方向正交的方向设为宽度方向。此时，层叠体10具有在宽度方向上相互对置的第1、第2侧面10g、10h。
第1外部电极19a被设置为覆盖第1端面10e。在第1侧面10g，也在厚度方向上连续地设置有第1外部电极19a。更具体而言，在构成层叠体10的第1侧面10g的压电元件2以及第1、第2封装基板3、4的部分，第1外部电极19a被连续设置。在第1封装基板3的第1主面3a，设置第1外部电极19a，以使得连接被设置于层叠体10的第1端面10e以及第1侧面10g的第1外部电极19a。
如图1所示，第1分割电极12被引出到图4(a)所示的层叠体10的第1侧面10g。由此，第1分割电极12与第1外部电极19a连接。如图2所示，第4分割电极15也与被设置于第1端面10e的第1外部电极19a连接。这样，第1分割电极12与第4分割电极15经由第1外部电极19a而被连接。
另一方面，如图4(b)所示，第2外部电极19b被设置于层叠体10的第2端面10f、第2侧面10h以及第2封装基板4的第2主面4b。经由该第2外部电极19b，图2所示的第2分割电极13与第3分割电极14被电连接。
在第2封装基板4的第2主面4b，设置第1、第2外部电极19a、19b，以使得分别与被设置于层叠体10的第1、第2端面10e、10f的第1、第2外部电极19a、19b相连。另外，第1、第2外部电极19a、19b的电极图案并不限定于上述。
参照图2，对压电挠曲传感器1的挠曲检测动作进行说明。
压电挠曲传感器1从第2封装基板4侧被面安装于作为挠曲的检测对象的基板18上。更具体而言，经由接合材料层16、17，压电挠曲传感器1被面安装于基板18上。作为接合材料层16、17，能够使用粘接剂、焊料等适当的接合材料。
在基板18，如箭头B1、B2所示，设为基板18挠曲。在该情况下，在长度方向一端侧，基板18在箭头B1所示的方向上伸长。在长度方向另一端侧，基板18如箭头B2所示那样伸长。在产生这种挠曲的情况下，基于上述挠曲的应力经由第2封装基板4而向第1压电板11施加。此时，基板18在箭头B1所示的方向上伸长的部分的上方的第2封装基板4的部分在相同的方向上伸长。
第2封装基板4在箭头B1所示的方向上伸长的部分在俯视的情况下，包含第1分割电极12与第3分割电极14对置的区域。因此，第1压电板11的第2主面11b中设置有第3分割电极14的部分在箭头A3所示的方向上伸长。
在上述挠曲的产生时，第1压电板11的第1主面11a中设置有第1分割电极12的部分在与箭头A3相反的方向、即箭头A1所示的方向上收缩。
另一方面，在俯视的情况下，在第2分割电极13与第4分割电极15对置的区域，基板18在箭头B2所示的方向上伸长。因此，第1压电板11的第2主面11b中设置有第4分割电极15的部分在与箭头B2相同的方向、即箭头A4所示的方向上伸长。第1主面11a中设置有第2分割电极13的部分在与箭头A4相反的方向即箭头A2所示的方向上收缩。
因此，在第1压电板11中，在第1、第3分割电极12、14对置的区域和第2、第4分割电极13、15对置的区域，产生相反方向的应力。因此，在第1压电板11中设置有第1分割电极12的部分产生正的电荷，在设置有第2分割电极13的部分产生负的电荷。在第1压电板11中设置有第3分割电极14的部分产生负的电荷，在设置有第4分割电极15的部分产生正的电荷。
这里，第1分割电极12与第4分割电极15通过第1外部电极19a而被电连接，第2分割电极13与第3分割电极14通过第2外部电极19b而被电连接。因此，能够从第1外部电极19a和第2外部电极19b输出与基板18的挠曲相应的电位。
在本实施方式中，第1、第3分割电极12、14的对置部与第2、第4分割电极13、15的对置部被并联连接。因此，能够有效地增大静电电容，并且能够有效地提高压电挠曲传感器1的电荷灵敏度。因此，能够有效地提高基于压电挠曲传感器1的基板18的挠曲的检测效率。
并且，由于通过第1～第4分割电极12～15的输出，能够检测上述挠曲，因此也不需要复杂的修正电路。而且，由于静电电容较大，因此在将压电挠曲传感器1与电路连接的情况下，难以受到来自电路的噪声的影响。
在本实施方式中，由于具有第1、第2封装基板3、4，因此能够提高压电挠曲传感器1的强度。优选第1、2的封装基板3、4的弹性模量比第1压电板11的弹性模量高。由此，能够进一步提高压电挠曲传感器1的强度。
如图3(a)所示，第1分割电极12被引出到压电元件2的第1侧面2g，但如图4(a)所示，与第1外部电极19a连接并且被覆盖。第1分割电极12的上述被引出的部分以外未到达第1、第2侧面2g、2h。因此，第1分割电极12未在压电元件2的第1、第2侧面2g、2h露出。同样地，第2分割电极13也未在压电元件2的第1、第2侧面2g、2h露出。进一步地，图3(b)所示的第3、第4分割电极14、15也未在第1、第2侧面2g、2h露出。由此，杂质难以附着于第1～第4分割电极12～15。因此，绝缘电阻难以变低。
同样地，第1～第4分割电极12～15也未在第1、第2端面2e、2f露出。因此，绝缘电阻更加难以变低。
然而，第1、第2外部电极19a、19b的电极图案、与外部的连接的形态并不被特别限定。以下，表示与第1、第2外部电极19a、19b的外部的连接的例子。
例如，如下述的图5所示，也可以在作为检测对象的基板18，构成与外部连接的电极连接盘。
图5是表示作为挠曲的检测对象的基板的电极构造的一个例子的示意性的俯视图。
在基板18上，设置第1、第2电极连接盘7a、7b。第1、第2电极连接盘7a、7b分别与外部连接。压电挠曲传感器1被固定于单点划线所示的位置。图2所示的第1外部电极19a在压电挠曲传感器1向基板18的固定时，与第1电极连接盘7a连接。第2外部电极19b与第2电极连接盘7b连接。
例如，在图2所示的接合材料层16、17中使用焊料、导电性粘接材料等的情况下，第1、第2外部电极19a、19b与第1、第2电极连接盘7a、7b分别通过接合材料层16、17而电连接。
或者，也可以在作为检测对象的基板18不设置第1、第2电极连接盘7a、7b。例如，也可以如图6所示的第1实施方式的第1变形例那样，层叠体10被安装于具有第1、第2电极连接盘7a、7b的安装基板68。安装基板68的材料并不被特别限定，适当使用玻璃环氧基板。
在该情况下，层叠体10经由安装基板68而被固定于检测对象。在俯视的情况下，安装基板68的长度方向以及宽度方向的尺寸比层叠体10大。因此，由于安装基板68容易挠曲，故能够使第1压电板11容易变形。因此，能够有效地提高基于压电挠曲传感器61的挠曲的检测效率。
在下述的第1实施方式的第2～第7变形例中，也与第1实施方式同样地，能够提高基于压电挠曲传感器的挠曲的检测效率。
第1、第2外部电极例如也可以如下述所示的第1实施方式的第2变形例那样被图案化。更具体而言，也可以如图7(a)以及图7(b)所示的压电挠曲传感器71那样，第1、第2外部电极79a、79b的任意一个被设置于上述层叠体的第1、第2侧面的两方。第1分割电极12被引出到第1、第2侧面的两方，在第1、第2侧面与第1外部电极79a连接。同样地，第2分割电极13也在第1、第2侧面与第2外部电极79b连接。
第1外部电极79a也被设置于层叠体的第1端面。被设置于第1、第2侧面以及第1端面的第1外部电极79a通过被设置于第2封装基板4的第2主面4b的第1外部电极79a而被连接。另一方面，第2外部电极79b也被设置于层叠体的第2端面。被设置于第1、第2侧面以及第2端面的第2外部电极79b通过被设置于第1封装基板3的第1主面3a的第2外部电极79b而被连接。
各第1外部电极或者各第2外部电极也可以不必在上述层叠体被连接。例如，第1实施方式的第3变形例所涉及的压电挠曲传感器具有图8所示的安装基板88。该安装基板88也可以具有将第1外部电极彼此连接的连接布线87c。在该情况下，也可以如图9(a)以及图9(b)所示那样构成第1、第2外部电极89a、89b。
更具体而言，第1外部电极89a被设置于上述层叠体的第1、第2端面，未被设置于第1、第2侧面。第1、第4分割电极12、15分别被引出到第1、第2端面，与第1外部电极89a连接。在第2封装基板4的第2主面4b也设置第1外部电极89a，以使得与被设置于第1、第2端面的第1外部电极89a相连。
上述层叠体从第2封装基板4侧，被安装于图8所示的安装基板88。设置于第2封装基板4的第2主面4b的各第1外部电极89a分别连接于第1电极连接盘87a1、87a2。第1电极连接盘87a1、87a2通过连接布线87c而被连接。因此，各第1外部电极89a通过连接布线87c而被连接。
另一方面，第2外部电极89b被设置于层叠体的第1、第2侧面。在第1封装基板3的第1主面3a以及第2封装基板4的第2主面4b也设置第2外部电极89b，以使得将设置于第1、第2侧面的第2外部电极89b彼此分别连接。第2外部电极89b与图8所示的安装基板88的第2电极连接盘87b连接。
在第1实施方式中，如图2所示，具有第1、第2封装基板3、4，但并不局限于此，例如，也可以是下述的图10～图12所示的结构。另外，在图10～图12中，省略第1、第2外部电极。
也可以如图10所示的第1实施方式的第4变形例所涉及的压电挠曲传感器91A那样，未设置第2封装基板，并且设置有第1封装基板3。或者，也可以如图11所示的第1实施方式的第5变形例所涉及的压电挠曲传感器91B那样，未设置第1封装基板，并且设置有第2封装基板4。在第4、第5变形例中，能够使压电挠曲传感器91A、91B低高度化。进一步地，由于能够减少使用的部件，因此能够提高生产率。
也可以如图12所示的第1实施方式的第6变形例所涉及的压电挠曲传感器91C那样，未设置第1、第2封装基板。在该情况下，能够进一步使压电挠曲传感器91C低高度化，并且能够提高生产率。并且，优选如图2所示的第1实施方式那样，具有第1、第2封装基板3、4。由此，能够有效地提高压电挠曲传感器1的强度。
也可以如图13所示的第1实施方式的第7变形例那样，层叠体10的固定于基板18的面以外被树脂层108覆盖。由此，能够进一步提高压电挠曲传感器101的强度。并且，能够难以受到外部环境的影响。另外，例如，在图10以及图11所示出的不具有第1、第2封装基板3、4内的一方的情况下，也可以设置树脂层108。在图12所示出的不具有第1、第2封装基板3、4的任意一个的情况下，也可以设置树脂层108。
图14是表示将第2实施方式所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
压电挠曲传感器21在具有压电元件22层叠于第1压电板11的第2压电板23这方面，与第1实施方式不同。在上述以外的方面，压电挠曲传感器21具有与第1实施方式的压电挠曲传感器1相同的结构。
更具体而言，第2压电板23在第1压电板11的第1主面11a侧层叠。另外，第2压电板23也可以在第1压电板11的第2主面11b侧层叠。
第2压电板23的极化轴方向P2是与第1压电板11的极化轴方向P1相反的方向。在第2压电板23的与第1压电板11侧相反的一侧的主面23a，设置第5、第6分割电极24、25。第5、第6分割电极24、25隔着第3电极非形成区域23c，沿着极化轴方向P2而被配置。第3电极非形成区域23c在与极化轴方向P2交叉的方向、在本实施方式中为正交的方向上延伸。
第5分割电极24被设置为在厚度方向上与第1、第3分割电极12、14对置。第6分割电极25被设置为在厚度方向上与第2、第4分割电极13、15对置。
在第2压电板23的设置有第5分割电极24的部分，在作为检测对象的基板18产生挠曲时，在与箭头A3相反的方向即箭头A5所示的方向上收缩。因此，在第2压电板23中设置有第5分割电极24的部分，产生负的电荷。第5分割电极24与第3分割电极14同样地，与第2外部电极19b连接。
另一方面，在第2压电板23的设置有第6分割电极25的部分，在与箭头A4相反的方向即箭头A6所示的方向上收缩。因此，在第2压电板23中设置有第6分割电极25的部分，产生正的电荷。第6分割电极25与第4分割电极15同样地，与第1外部电极19a连接。
在本实施方式中，也能够提高基于压电挠曲传感器21的挠曲的检测效率。进一步地，由于压电元件22具有上述的层叠构造，因此能够进一步增大静电电容，能够进一步提高压电挠曲传感器21的电荷灵敏度。
在第2实施方式中，表示了压电元件是具有第1、第2压电体的两层层叠体的情况，压电元件也可以是三层以上的层叠体。
图15是表示将第3实施方式所涉及的压电挠曲传感器安装到作为挠曲的检测对象的基板上的状态的示意性的正面剖视图。
压电挠曲传感器41在第2封装基板44隔着槽8而被分割为第1分割封装基板44A和第2分割封装基板44B这方面，与第1实施方式不同。在上述的方面以外，压电挠曲传感器41具有与第1实施方式的压电挠曲传感器1相同的结构。
槽8在俯视时，在与上述第2电极非形成区域11d的至少一部分重叠的位置，在与极化轴方向P1交叉的方向、在本实施方式中为正交的方向上延伸。
槽8在厚度方向上到达第2封装基板44的整个厚度。进一步地，槽8在宽度方向上到达第2封装基板44的整个宽度。因此，第2封装基板44被分割为第1分割封装基板44A和第2分割封装基板44B。
由于设置有槽8，因此基于上述基板18的挠曲的应力高效地向第1压电板11施加。因此，能够进一步提高基于压电挠曲传感器41的挠曲的检测效率，并且能够进一步提高电荷灵敏度。
优选槽8在第2封装基板44，位于极化轴方向P1上的中央。由此，基于基板18的挠曲的应力进一步高效地对第1压电板11施加。
在本实施方式中，槽8在宽度方向上到达整个宽度以使得将第2封装基板44分割。但是，槽8也可以比第2封装基板44的宽度方向尺寸短。即，槽8的一端以及另一端也可以在宽度方向上位于比第2封装基板44的宽度方向一端以及另一端更靠内侧的位置。此外，也可以如图16所示的第3实施方式的变形例那样，设置从第2封装基板44的宽度方向一端延伸的槽8A和从宽度方向另一端延伸的槽8B。
进一步地，槽8也可以在第2封装基板44，被设置为未到达第2封装基板44的压电元件2的一侧的主面。即，槽8能够形成为从第2封装基板44的基板18侧的主面向压电元件2的方向延伸的任意的深度。
图17是第4实施方式所涉及的检测装置的电路图。
检测装置50A具有传感器电路。该传感器电路具有运算放大器59。运算放大器59具有第1、第2输入端59a、59b以及输出端59c。在第1输入端59a与接地电位之间，连接压电挠曲传感器1。在压电挠曲传感器1并联地连接电阻R。第2输入端59b与输出端59c连接。在检测装置50A中，压电挠曲传感器1的输出被运算放大器59放大，从输出端59c取出。
在本实施方式中，由于使用压电挠曲传感器1，因此能够提高基于检测装置50A的挠曲的检测效率。
在检测装置50A的传感器电路中，压电挠曲传感器1的静电电容越大，检测装置50A的截止频率越低。因此，通过使用静电电容较大的压电挠曲传感器1，能够检测更低频带的信号。因此，检测装置50A能够检测速度较慢的挠曲。
检测装置50A不需要修正电路。进一步地，检测装置50A的上述传感器电路由压电挠曲传感器1、电阻R以及运算放大器59构成。因此，能够减少检测装置50A的部件数。
图18是第5实施方式所涉及的检测装置的电路图。
在检测装置50B的传感器电路中，在运算放大器59的第1输入端59a与接地电位之间，连接压电挠曲传感器1。在第2输入端59b与输出端59c之间，电容器C以及电阻R被相互并联地连接。
在本实施方式中，也由于与第4实施方式同样地使用压电挠曲传感器1，故能够提高基于检测装置50B的挠曲的检测效率。
在检测装置50B的传感器电路中，低频侧的截止频率不受压电挠曲传感器1的静电电容以及绝缘电阻的影响。因此，能够检测更低频带的信号。因此，检测装置50B能够检测速度更慢的挠曲。
-符号说明-
1...压电挠曲传感器
2...压电元件
2a、2b...第1、第2主面
2e、2f...第1、第2端面
2g、2h...第1、第2侧面
3、4...第1、第2封装基板
3a、4a...第1主面
3b、4b...第2主面
5、6...第1、第2接合材料层
7a、7b...第1、第2电极连接盘
8、8A、8B...槽
10...层叠体
10e、10f...第1、第2端面
10g、10h...第1、第2侧面
11...第1压电板
11a、11b...第1、第2主面
11c、11d...第1、第2电极非形成区域
12、13...第1、第2分割电极
14、15...第3、第4分割电极
16、17...接合材料层
18...基板
19a、19b...第1、第2外部电极
21...压电挠曲传感器
22...压电元件
23...第2压电板
23a...主面
23c...第3电极非形成区域
24、25...第5、第6分割电极
41...压电挠曲传感器
44...第2封装基板
44A、44B...第1、第2分割封装基板
50A、50B...检测装置
59...运算放大器
59a、59b...第1、第2输入端
59c...输出端
61...压电挠曲传感器
68...安装基板
71...压电挠曲传感器
79a、79b...第1、第2外部电极
87a1、87a2...第1电极连接盘
87b...第2电极连接盘
87c...连接布线
88...安装基板
89a、89b...第1、第2外部电极
91A～91C...压电挠曲传感器
101...压电挠曲传感器
108...树脂层。

Claims (10)

1.一种压电挠曲传感器，具备：
第1压电板，平面形状为矩形或者正方形，具有第1主面和与所述第1主面对置的第2主面，该第1压电板的极化轴方向平行于所述第1以及第2主面、并且是沿着所述矩形或者正方形的任意边的方向；
第1、第2分割电极，被设置于所述第1压电板的所述第1主面，隔着在与所述第1压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的第1电极非形成区域，沿着所述第1压电板的极化轴方向而被配置；和
第3、第4分割电极，被设置于所述第1压电板的所述第2主面，隔着在与所述第1压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的第2电极非形成区域，沿着所述第1压电板的极化轴方向而被配置，
所述压电挠曲传感器构成压电元件，该压电元件具有所述第1压电板以及所述第1～第4分割电极，且具有相互对置的第1、第2主面、相互对置的第1、第2侧面以及相互对置的第1、第2端面，
所述第1分割电极与所述第3分割电极隔着所述第1压电板而相互对置，所述第2分割电极与所述第4分割电极隔着所述第1压电板而相互对置，
所述第1分割电极与所述第4分割电极被电连接，所述第2分割电极与所述第3分割电极被电连接，
所述压电元件具有在所述第1压电板层叠的第2压电板，
所述第2压电板的极化轴方向是与所述第1压电板的极化轴方向相反的方向，
在所述第2压电板的与所述第1压电板侧的面相反的一侧的面，隔着在与所述第2压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的第3电极非形成区域，设置有沿着所述第2压电板的极化轴方向而被配置的第5、第6分割电极，
所述第1分割电极与所述第5分割电极隔着所述第2压电板而相互对置，所述第2分割电极与所述第6分割电极隔着所述第1压电板而相互对置，
所述第1分割电极、所述第4分割电极与所述第6分割电极被电连接，所述第2分割电极、所述第3分割电极与所述第5分割电极被电连接。
2.根据权利要求1所述的压电挠曲传感器，其中，
进一步具备：
第1外部电极，将所述第1分割电极与所述第4分割电极电连接；和
第2外部电极，将所述第2分割电极与所述第3分割电极电连接。
3.根据权利要求1或2所述的压电挠曲传感器，其中，
所述第1、第2电极非形成区域在与所述第1压电板的极化轴方向正交的方向上延伸。
4.根据权利要求1或2所述的压电挠曲传感器，其中，
所述第1～第4分割电极未在所述压电元件的所述第1、第2侧面露出。
5.根据权利要求1或2所述的压电挠曲传感器，其中，
在所述压电元件的所述第1主面以及所述第2主面内的至少一方，层叠有封装基板。
6.根据权利要求5所述的压电挠曲传感器，其中，
所述封装基板具有第1、第2封装基板，
在所述压电元件的所述第1主面层叠有所述第1封装基板，在所述压电元件的所述第2主面层叠有所述第2封装基板。
7.根据权利要求6所述的压电挠曲传感器，其中，
在俯视时，在与所述第2电极非形成区域的至少一部分重叠的位置，在所述第2封装基板设置有在与所述第1压电板的极化轴方向交叉的方向上延伸的槽。
8.根据权利要求7所述的压电挠曲传感器，其中，
所述槽在与所述第1压电板的极化轴方向正交的方向上延伸。
9.根据权利要求8所述的压电挠曲传感器，其中，
所述槽在所述第2封装基板，位于所述第1压电板的极化轴方向上的中央。
10.一种检测装置，具备：
包含具有第1、第2输入端和输出端的运算放大器的传感器电路；以及
权利要求1～9中的任意一项所述的压电挠曲传感器，
所述压电挠曲传感器与所述运算放大器的所述第1输入端连接。
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