JP2000314744A - 積層圧電型加速度センサ - Google Patents
積層圧電型加速度センサInfo
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- JP2000314744A JP2000314744A JP11126262A JP12626299A JP2000314744A JP 2000314744 A JP2000314744 A JP 2000314744A JP 11126262 A JP11126262 A JP 11126262A JP 12626299 A JP12626299 A JP 12626299A JP 2000314744 A JP2000314744 A JP 2000314744A
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- piezoelectric element
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- laminated piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電型加速度センサの小型化・ 低コスト化・
高機能化を実現する。 【解決手段】 積層圧電型加速度センサ５は、グリーン
シートに電極を配したセラミックスを積層し、これを焼
成、分極した積層圧電素子２を実装した回路基板３と、
この回路基板３を保持するセンサ基台１と、回路基板３
を封止するようにセンサ基台１に固定されたキャップ４
とを備える。積層圧電素子２を実装した回路基板と、他
の部品を実装した回路基板とを２階建て構造にすると、
より小型化が可能になる。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも
積層圧電素子を実装できるように積層圧電素子の電極を
配置してあるので多軸検出が可能になる。
高機能化を実現する。 【解決手段】 積層圧電型加速度センサ５は、グリーン
シートに電極を配したセラミックスを積層し、これを焼
成、分極した積層圧電素子２を実装した回路基板３と、
この回路基板３を保持するセンサ基台１と、回路基板３
を封止するようにセンサ基台１に固定されたキャップ４
とを備える。積層圧電素子２を実装した回路基板と、他
の部品を実装した回路基板とを２階建て構造にすると、
より小型化が可能になる。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも
積層圧電素子を実装できるように積層圧電素子の電極を
配置してあるので多軸検出が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、 積層圧電型素子を
用い、 低コストで多軸検出対応可能な加速度センサに関
する。
用い、 低コストで多軸検出対応可能な加速度センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】加速度センサは、車両に搭載されるエア
バッグシステム等において加速度を検出するシステムに
は欠かせないセンサである。例えば、エアバッグシステ
ムにおいては、加速度センサおよびエアバッグコントロ
ーラ自体の小型化・低コスト化および高機能化が重要で
あり、また衝突加速度を高精度に検出する必要がある。
バッグシステム等において加速度を検出するシステムに
は欠かせないセンサである。例えば、エアバッグシステ
ムにおいては、加速度センサおよびエアバッグコントロ
ーラ自体の小型化・低コスト化および高機能化が重要で
あり、また衝突加速度を高精度に検出する必要がある。
【０００３】図８は従来の圧電型加速度センサの構成を
示している。１０１はセンサ基台（ステム）、１０１ａ
はガイドピン、１０２はベースユニット、１０２ａはガ
イドピン１０１ａに嵌合するガイド穴、１０２ｂは接続
端子、１０３は振動子、１０４は信号処理基板、１０４
ａはガイドピン１０１ａに嵌合するガイド穴、１０４ｂ
は接続端子１０２ｂに嵌合する接続端子穴、１０５はキ
ャップ、１０６はこれらの部品により組み立てられた圧
電型加速度センサである。加速度を検出する振動子１０
３は、図９に示すように、円盤状の金属振動板１０３ａ
の両面に円盤状の圧電素子１０３ｂ、１０３ｃを２枚を
接着して貼り合わせたものであり、圧電素子１０３ｂ、
１０３ｃは、セラミックスに電極を配し、焼成、分極を
施したものである。
示している。１０１はセンサ基台（ステム）、１０１ａ
はガイドピン、１０２はベースユニット、１０２ａはガ
イドピン１０１ａに嵌合するガイド穴、１０２ｂは接続
端子、１０３は振動子、１０４は信号処理基板、１０４
ａはガイドピン１０１ａに嵌合するガイド穴、１０４ｂ
は接続端子１０２ｂに嵌合する接続端子穴、１０５はキ
ャップ、１０６はこれらの部品により組み立てられた圧
電型加速度センサである。加速度を検出する振動子１０
３は、図９に示すように、円盤状の金属振動板１０３ａ
の両面に円盤状の圧電素子１０３ｂ、１０３ｃを２枚を
接着して貼り合わせたものであり、圧電素子１０３ｂ、
１０３ｃは、セラミックスに電極を配し、焼成、分極を
施したものである。
【０００４】図１０は上記圧電型加速度センサの製造工
程を示している。信号処理基板１０４に部品を実装し
（Ｓ１０１）、圧電素子を接着して振動子１０３を作成
し（Ｓ１０２）、振動子１０３をベースユニット１０２
に溶接固定し（Ｓ１０３）、ベースユニット１０２と振
動子１０３をワイヤボンディングにより接続する（Ｓ１
０４）。次いでセンサ基台( ステム) １０１のガイドピ
ン１０１ａにベースユニツト１０２のガイド穴１０２ａ
を嵌合させて接着固定し（Ｓ１０５）、さらにベースユ
ニット１０２から突出するガイドピン１０１ａに信号処
理基板１０４のガイド穴１０４ａを嵌合させるととも
に、接続端子１０２ｂに接続端子穴１０４ｂを嵌合さ
せ、信号処理基板１０４から突出するガイドピン１０１
ａおよび接続端子１０２ｂを半田付けし（Ｓ１０６）、
トリミングした後（Ｓ１０７）、キャップ１０５を被せ
て溶接し封止し（Ｓ１０８）、センサ取り付け基板に固
定するためのサポート端子を溶接して（Ｓ１０９）、図
８（ｂ）に示すような加速度センサ１０６（サポート端
子は不図示）を組み立て、製品検査を行う（Ｓ１１
０）。
程を示している。信号処理基板１０４に部品を実装し
（Ｓ１０１）、圧電素子を接着して振動子１０３を作成
し（Ｓ１０２）、振動子１０３をベースユニット１０２
に溶接固定し（Ｓ１０３）、ベースユニット１０２と振
動子１０３をワイヤボンディングにより接続する（Ｓ１
０４）。次いでセンサ基台( ステム) １０１のガイドピ
ン１０１ａにベースユニツト１０２のガイド穴１０２ａ
を嵌合させて接着固定し（Ｓ１０５）、さらにベースユ
ニット１０２から突出するガイドピン１０１ａに信号処
理基板１０４のガイド穴１０４ａを嵌合させるととも
に、接続端子１０２ｂに接続端子穴１０４ｂを嵌合さ
せ、信号処理基板１０４から突出するガイドピン１０１
ａおよび接続端子１０２ｂを半田付けし（Ｓ１０６）、
トリミングした後（Ｓ１０７）、キャップ１０５を被せ
て溶接し封止し（Ｓ１０８）、センサ取り付け基板に固
定するためのサポート端子を溶接して（Ｓ１０９）、図
８（ｂ）に示すような加速度センサ１０６（サポート端
子は不図示）を組み立て、製品検査を行う（Ｓ１１
０）。
【０００５】このような加速度センサ１０６において、
各方向の検出軸方向に対応するためには、加速度センサ
自体を検出軸方向に対し振動子と垂直に実装する必要が
あり、図１１に示すように、加速度センサ１０６を筐体
の垂直な壁１０７にネジ１０８を介して取り付けてい
る。
各方向の検出軸方向に対応するためには、加速度センサ
自体を検出軸方向に対し振動子と垂直に実装する必要が
あり、図１１に示すように、加速度センサ１０６を筐体
の垂直な壁１０７にネジ１０８を介して取り付けてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の加速度センサは、加速度検出のための振動子を
固定するベースユニットが必要であり、また振動子が歪
むためのスペースを確保するためにセンサ内を中空にす
るため、図８のような積み上げ構造となり、組立が複雑
になり組立工程も多くなっている。また、 仕様に適応す
るための静電容量Ｃの確保が重要であり、 静電容量Ｃを
確保すると円盤状の振動子のため振動子が大きくなって
しまう。また、多軸検出をするために振動子を複数個設
置する場合、構造が大きくなり、小型化と逆向し、製品
化が困難である。さらに、各方向の検出軸方向に対応す
るためには、加速度センサ自体を検出軸方向に対し、振
動子と垂直に実装する必要があり、筐体の垂直な壁に立
てて実装しなければならない等の問題があった。
た従来の加速度センサは、加速度検出のための振動子を
固定するベースユニットが必要であり、また振動子が歪
むためのスペースを確保するためにセンサ内を中空にす
るため、図８のような積み上げ構造となり、組立が複雑
になり組立工程も多くなっている。また、 仕様に適応す
るための静電容量Ｃの確保が重要であり、 静電容量Ｃを
確保すると円盤状の振動子のため振動子が大きくなって
しまう。また、多軸検出をするために振動子を複数個設
置する場合、構造が大きくなり、小型化と逆向し、製品
化が困難である。さらに、各方向の検出軸方向に対応す
るためには、加速度センサ自体を検出軸方向に対し、振
動子と垂直に実装する必要があり、筐体の垂直な壁に立
てて実装しなければならない等の問題があった。
【０００７】一般に、加速度センサ自体を立てる構造に
すると、共振周波数が低くなる。これは、加速度センサ
を取り付け基板に自立させ、加速度センサの取り付け構
造の剛性不足により、加速度センサの首振り現象による
共振が発生するからである。この共振は、振動子に伝わ
り共振出力( 加速度センサ出力) となり、衝突加速度検
出には不要な信号が発生するので好ましくない。そこ
で、加速度センサ内または加速度センサ外にフィルタを
設け、この共振信号を除去しており、この方法だとフィ
ルタの次数が増加し、応答性が悪化し( 位相遅れを生じ
る) 、また、部品点数も増加するという新たな課題が発
生する。
すると、共振周波数が低くなる。これは、加速度センサ
を取り付け基板に自立させ、加速度センサの取り付け構
造の剛性不足により、加速度センサの首振り現象による
共振が発生するからである。この共振は、振動子に伝わ
り共振出力( 加速度センサ出力) となり、衝突加速度検
出には不要な信号が発生するので好ましくない。そこ
で、加速度センサ内または加速度センサ外にフィルタを
設け、この共振信号を除去しており、この方法だとフィ
ルタの次数が増加し、応答性が悪化し( 位相遅れを生じ
る) 、また、部品点数も増加するという新たな課題が発
生する。
【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、小型化・ 低コスト化および高機能化を実
現することのできる積層圧電型加速度センサを提供する
ことを目的とする。
るものであり、小型化・ 低コスト化および高機能化を実
現することのできる積層圧電型加速度センサを提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、積層圧電素子を回路基板上に実装し、キ
ャップ内にパッケイジングした積層圧電型加速度センサ
を提供するものである。積層圧電素子は、従来の円盤形
圧電素子とは異なり、グリーンシートに電極を配したセ
ラミックスを積層し、これを焼成、分極して積層圧電素
子としている。積層しているため小型でも容量Ｃを大き
くすることが可能である。これにより、製造工程の簡略
化を図ることができ、同一の加速度センサでＸ、Ｙ、Ｚ
の各方向の検出が可能となり、小型化・低コスト化・高
機能化( 多軸検出等) を達成することができる。さら
に、加速度センサと取り付け基板で発生する共振周波数
を高城化または共振レベルの低減化が可能となる。
決するために、積層圧電素子を回路基板上に実装し、キ
ャップ内にパッケイジングした積層圧電型加速度センサ
を提供するものである。積層圧電素子は、従来の円盤形
圧電素子とは異なり、グリーンシートに電極を配したセ
ラミックスを積層し、これを焼成、分極して積層圧電素
子としている。積層しているため小型でも容量Ｃを大き
くすることが可能である。これにより、製造工程の簡略
化を図ることができ、同一の加速度センサでＸ、Ｙ、Ｚ
の各方向の検出が可能となり、小型化・低コスト化・高
機能化( 多軸検出等) を達成することができる。さら
に、加速度センサと取り付け基板で発生する共振周波数
を高城化または共振レベルの低減化が可能となる。
【００１０】図１は本発明における積層圧電素子の構成
を示す概略図である。加速度を検出する振動子部は、図
１に示すような加速度検出の梁Ａを有する。また積層圧
電素子は、振動子固定および振動子が歪むためのスペー
スの確保をチップ状のケースに内蔵( パッケイジング)
することにより可能にしているため、従来のセンサのよ
うな複雑な組立工程を必要としない。また、積層圧電素
子の振動子を単体でパッケイジングすることにより、
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるように電極Ｂを
配置することが可能であり、積層圧電素子の実装方向を
変えるだけで、同一の加速度センサでＸ、Ｙ、Ｚどの方
向に対しても検出できるようにしている。そして、上記
のような積層圧電素子を加速度検出の振動子とし、これ
を外装ケースＣ内に実装することにより大幅な組立工程
の削減が可能となる。
を示す概略図である。加速度を検出する振動子部は、図
１に示すような加速度検出の梁Ａを有する。また積層圧
電素子は、振動子固定および振動子が歪むためのスペー
スの確保をチップ状のケースに内蔵( パッケイジング)
することにより可能にしているため、従来のセンサのよ
うな複雑な組立工程を必要としない。また、積層圧電素
子の振動子を単体でパッケイジングすることにより、
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるように電極Ｂを
配置することが可能であり、積層圧電素子の実装方向を
変えるだけで、同一の加速度センサでＸ、Ｙ、Ｚどの方
向に対しても検出できるようにしている。そして、上記
のような積層圧電素子を加速度検出の振動子とし、これ
を外装ケースＣ内に実装することにより大幅な組立工程
の削減が可能となる。
【００１１】また、 上記したように、積層圧電素子を
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるように電極を配
置し、積層圧電素子の実装方向を変えるだけで、同一の
加速度センサでＸ、Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出でき
るようになるため、同一パッケイジ内に複数個の積層圧
電素子を実装することにより多軸検出対応可能となる。
したがって従来の方式のように、各方向の検出軸方向に
対応するために、加速度センサ自体を検出方向に対し、
振動子と垂直に実装する必要がなくなり、サポート端子
等にて、自立させて実装する必要もなくなる。これによ
り、加速度センサを取り付け基板に実装した時に、加速
度センサの取り付け構造の剛性不足による加速度センサ
の首振り現象がなくなり、加速度センサ自体の共振周波
数が振動子で決定されるため、共振周波数の高域化が可
能となる。
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるように電極を配
置し、積層圧電素子の実装方向を変えるだけで、同一の
加速度センサでＸ、Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出でき
るようになるため、同一パッケイジ内に複数個の積層圧
電素子を実装することにより多軸検出対応可能となる。
したがって従来の方式のように、各方向の検出軸方向に
対応するために、加速度センサ自体を検出方向に対し、
振動子と垂直に実装する必要がなくなり、サポート端子
等にて、自立させて実装する必要もなくなる。これによ
り、加速度センサを取り付け基板に実装した時に、加速
度センサの取り付け構造の剛性不足による加速度センサ
の首振り現象がなくなり、加速度センサ自体の共振周波
数が振動子で決定されるため、共振周波数の高域化が可
能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、グリーンシートに電極を配したセラミックスを積層
し、これを焼成し、分極した積層圧電素子を実装した回
路基板と、前記回路基板を保持するセンサ基台と、この
センサ基台に固定され前記回路基板を封止するキャップ
とを備えた積層圧電型加速度センサであり、製造工程の
簡略化を図ることができ、同一の加速度センサで各方向
の検出が可能となり、 小型化・低コスト化・高機能化(
多軸検出等) を達成することができるという作用を有す
る。
は、グリーンシートに電極を配したセラミックスを積層
し、これを焼成し、分極した積層圧電素子を実装した回
路基板と、前記回路基板を保持するセンサ基台と、この
センサ基台に固定され前記回路基板を封止するキャップ
とを備えた積層圧電型加速度センサであり、製造工程の
簡略化を図ることができ、同一の加速度センサで各方向
の検出が可能となり、 小型化・低コスト化・高機能化(
多軸検出等) を達成することができるという作用を有す
る。
【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、前記回
路基板上に積層圧電素子と前記積層圧電素子以外の部品
とが実装されていることを特徴とする請求項１記載の積
層圧電型加速度センサであり、部品点数を削減して低コ
スト化を実現できるという作用を有する。
路基板上に積層圧電素子と前記積層圧電素子以外の部品
とが実装されていることを特徴とする請求項１記載の積
層圧電型加速度センサであり、部品点数を削減して低コ
スト化を実現できるという作用を有する。
【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、前記回
路基板の上に配置され、前記積層圧電素子以外の部品を
実装した第２の回路基板を備えた請求項１記載の積層圧
電型加速度センサであり、加速度センサを一層小型化す
ることができるという作用を有する。
路基板の上に配置され、前記積層圧電素子以外の部品を
実装した第２の回路基板を備えた請求項１記載の積層圧
電型加速度センサであり、加速度センサを一層小型化す
ることができるという作用を有する。
【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、前記積
層圧電素子は直交する３軸のいすれの軸方向にも実装で
きるように電極が配置されたことを特徴とする請求項１
から３のいずれかに記載の積層圧電型加速度センサであ
り、加速度センサと取り付け基板で発生する共振周波数
を高城化、または共振レベルの低減化を実現できるとい
う作用を有する。
層圧電素子は直交する３軸のいすれの軸方向にも実装で
きるように電極が配置されたことを特徴とする請求項１
から３のいずれかに記載の積層圧電型加速度センサであ
り、加速度センサと取り付け基板で発生する共振周波数
を高城化、または共振レベルの低減化を実現できるとい
う作用を有する。
【００１６】本発明の請求項５に記載の発明は、前記回
路基板は、直交する２軸又は直交する３軸の各軸方向
に、前記積層圧電素子がそれぞれ実装されたことを特徴
とする請求項１から４のいずれかに記載の積層圧電型加
速度センサであり、同一パッケイジ内に複数個の積層圧
電素子を実装することにより、多軸検出に対応できると
いう作用を有する。
路基板は、直交する２軸又は直交する３軸の各軸方向
に、前記積層圧電素子がそれぞれ実装されたことを特徴
とする請求項１から４のいずれかに記載の積層圧電型加
速度センサであり、同一パッケイジ内に複数個の積層圧
電素子を実装することにより、多軸検出に対応できると
いう作用を有する。
【００１７】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。 （実施の形態１）図２は本発明の実施の形態１における
階層型の積層圧電型加速度センサの構成を示している。
図２において、１はセンサ基台（ステム）、１ａはセン
サ基台１の４隅に立設されたガイドピンであり、ガイド
ピン１ａは回路基板３に電気的に接続された入力端子で
ある。２は積層圧電素子、３は積層圧電素子２および他
の部品を実装した回路基板、３ａはガイドピン１ａに嵌
合するガイド穴、４はキャップ、５はこれらの部品によ
り構成された積層圧電型加速度センサである。積層圧電
素子２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるよう
に電極が配置されており、積層圧電素子２の実装方向を
変えるだけで、同一の加速度センサであっても、Ｘ、
Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出できるようになる。
て説明する。 （実施の形態１）図２は本発明の実施の形態１における
階層型の積層圧電型加速度センサの構成を示している。
図２において、１はセンサ基台（ステム）、１ａはセン
サ基台１の４隅に立設されたガイドピンであり、ガイド
ピン１ａは回路基板３に電気的に接続された入力端子で
ある。２は積層圧電素子、３は積層圧電素子２および他
の部品を実装した回路基板、３ａはガイドピン１ａに嵌
合するガイド穴、４はキャップ、５はこれらの部品によ
り構成された積層圧電型加速度センサである。積層圧電
素子２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるよう
に電極が配置されており、積層圧電素子２の実装方向を
変えるだけで、同一の加速度センサであっても、Ｘ、
Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出できるようになる。
【００１８】図３は上記積層圧電型加速度センサ５の製
造工程を示している。まず、センサ基台１のガイドピン
１ａに、積層圧電素子２および他の部品を実装した回路
基板３のガイド穴３ａが嵌め込まれ（Ｓ１）、次いで回
路基板３から突出するガイドピン１ａに半田付けを行っ
て回路基板３をセンサ基台１に固定し（Ｓ２）、トリミ
ングを行った後（Ｓ３）、キャップ４をセンサ基台１に
溶接、封止し（Ｓ４）、製品検査を行って組み立てを終
了する（Ｓ５）。
造工程を示している。まず、センサ基台１のガイドピン
１ａに、積層圧電素子２および他の部品を実装した回路
基板３のガイド穴３ａが嵌め込まれ（Ｓ１）、次いで回
路基板３から突出するガイドピン１ａに半田付けを行っ
て回路基板３をセンサ基台１に固定し（Ｓ２）、トリミ
ングを行った後（Ｓ３）、キャップ４をセンサ基台１に
溶接、封止し（Ｓ４）、製品検査を行って組み立てを終
了する（Ｓ５）。
【００１９】このように、本実施の形態１における積層
圧電型加速度センサ５は、その製造工程が極めて簡単で
あり、小型化・低コスト化・高機能化( 多軸検出等) を
達成することができる。
圧電型加速度センサ５は、その製造工程が極めて簡単で
あり、小型化・低コスト化・高機能化( 多軸検出等) を
達成することができる。
【００２０】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２における階層型の積層圧電型加速度センサの構成を
示している。積層圧電素子を実装した基板と信号処理回
路基板を２階建て基板とすることにより、上記実施の形
態１よりもさらに小型化が可能である。図４において、
１１はセンサ基台（ステム）、１１ａはセンサ基台１１
の４隅に立設されたガイドピンであり、ガイドピン１１
ａは基板１３、１４に電気的に接続された入力端子であ
る。１２は積層圧電素子、１３は積層圧電素子１２を実
装した積層圧電素子実装基板、１３ａはガイドピン１１
ａに嵌合するガイド穴、１４は他の部品を実装した信号
処理基板、１４ａはガイドピン１１ａに嵌合するガイド
穴、１５はキャップ、１６はこれらの部品により構成さ
れた積層圧電型加速度センサである。積層圧電素子１２
は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるように電極
が配置されているため、積層圧電素子１２の実装方向を
変えるだけで、同一の加速度センサであっても、Ｘ、
Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出できるようになる。
態２における階層型の積層圧電型加速度センサの構成を
示している。積層圧電素子を実装した基板と信号処理回
路基板を２階建て基板とすることにより、上記実施の形
態１よりもさらに小型化が可能である。図４において、
１１はセンサ基台（ステム）、１１ａはセンサ基台１１
の４隅に立設されたガイドピンであり、ガイドピン１１
ａは基板１３、１４に電気的に接続された入力端子であ
る。１２は積層圧電素子、１３は積層圧電素子１２を実
装した積層圧電素子実装基板、１３ａはガイドピン１１
ａに嵌合するガイド穴、１４は他の部品を実装した信号
処理基板、１４ａはガイドピン１１ａに嵌合するガイド
穴、１５はキャップ、１６はこれらの部品により構成さ
れた積層圧電型加速度センサである。積層圧電素子１２
は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実装できるように電極
が配置されているため、積層圧電素子１２の実装方向を
変えるだけで、同一の加速度センサであっても、Ｘ、
Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出できるようになる。
【００２１】本実施の形態２における積層圧電型加速度
センサ１６の製造工程も、図３に示したものと同様であ
るが、積層圧電素子１２を実装した基板１３と信号処理
基板１４を電気的に接続する必要があり、接続端子等が
必要となる。まず、センサ基台１１の上に、積層圧電素
子１２を実装した回路基板１３がガイドピン１１ａとガ
イド穴１３ａを嵌合させて固定され、さらにその上に信
号処理基板１４が同様にガイド穴１４ａをガイドピン１
１ａに嵌合させて固定される。次いで信号処理基板１４
から突出するガイドピンを半田付けして、積層圧電素子
実装基板１３と信号処理基板１４をセンサ基台１１に固
定し、積層圧電素子実装基板１３と信号処理基板１４を
ワイヤボンディングにより電気的に接続した後、最後に
キャップ１５をセンサ基台１１に溶接、封止して組み立
てを終了する。
センサ１６の製造工程も、図３に示したものと同様であ
るが、積層圧電素子１２を実装した基板１３と信号処理
基板１４を電気的に接続する必要があり、接続端子等が
必要となる。まず、センサ基台１１の上に、積層圧電素
子１２を実装した回路基板１３がガイドピン１１ａとガ
イド穴１３ａを嵌合させて固定され、さらにその上に信
号処理基板１４が同様にガイド穴１４ａをガイドピン１
１ａに嵌合させて固定される。次いで信号処理基板１４
から突出するガイドピンを半田付けして、積層圧電素子
実装基板１３と信号処理基板１４をセンサ基台１１に固
定し、積層圧電素子実装基板１３と信号処理基板１４を
ワイヤボンディングにより電気的に接続した後、最後に
キャップ１５をセンサ基台１１に溶接、封止して組み立
てを終了する。
【００２２】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３における積層圧電型加速度センサの構成を示し、２
つの積層圧電素子が直交して配置された２軸検出タイプ
であることが、図５に示した積層圧電型加速度センサ１
６と異なるだけである。図５において、２１はセンサ基
台（ステム）、２１ａはセンサ基台２１の４隅に立設さ
れたガイドピンであり、ガイドピン２１ａは基板２３、
２４に電気的に接続された入力端子である。２２Ａ、２
２Ｂは積層圧電素子、２３は積層圧電素子２２Ａ、２２
Ｂを互いに直交して配置した積層圧電素子実装基板、２
３ａはガイドピン２１ａに嵌合するガイド穴、２４は他
の部品を実装した信号処理基板、２４ａはガイドピン２
１ａに嵌合するガイド穴、２５はキャップ、２６はこれ
らの部品により構成された積層圧電型加速度センサであ
る。積層圧電素子２２Ａ、２２Ｂは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向ど
の方向でも実装できるように電極が配置されており、同
一パッケイジ内に複数個の積層圧電素子２２Ａ、２２Ｂ
を実装することにより多軸検出に対応可能となる。
態３における積層圧電型加速度センサの構成を示し、２
つの積層圧電素子が直交して配置された２軸検出タイプ
であることが、図５に示した積層圧電型加速度センサ１
６と異なるだけである。図５において、２１はセンサ基
台（ステム）、２１ａはセンサ基台２１の４隅に立設さ
れたガイドピンであり、ガイドピン２１ａは基板２３、
２４に電気的に接続された入力端子である。２２Ａ、２
２Ｂは積層圧電素子、２３は積層圧電素子２２Ａ、２２
Ｂを互いに直交して配置した積層圧電素子実装基板、２
３ａはガイドピン２１ａに嵌合するガイド穴、２４は他
の部品を実装した信号処理基板、２４ａはガイドピン２
１ａに嵌合するガイド穴、２５はキャップ、２６はこれ
らの部品により構成された積層圧電型加速度センサであ
る。積層圧電素子２２Ａ、２２Ｂは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向ど
の方向でも実装できるように電極が配置されており、同
一パッケイジ内に複数個の積層圧電素子２２Ａ、２２Ｂ
を実装することにより多軸検出に対応可能となる。
【００２３】このように、本実施の形態２および３によ
れば、積層圧電素子１２、２２Ａ、２２Ｂを実装した基
板１３、２３と信号処理回路基板１４、２４を２階建て
基板とすることにより、上記実施の形態１よりもさらに
小型化したり、同じ大きさのままで多軸検出したりする
ことが可能になる。
れば、積層圧電素子１２、２２Ａ、２２Ｂを実装した基
板１３、２３と信号処理回路基板１４、２４を２階建て
基板とすることにより、上記実施の形態１よりもさらに
小型化したり、同じ大きさのままで多軸検出したりする
ことが可能になる。
【００２４】図６（ａ）は図２および図５に示した積層
圧電型加速度センサ５および２６をセンサ取り付け基板
３１に固定した例を示し、図６（ｂ）は図４に示した積
層圧電型加速度センサ１６をセンサ取り付け基板３２に
固定した例を示す。本発明による積層圧電型加速度セン
サは、積層圧電素子が、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実
装できるように電極が配置され、積層圧電素子の実装方
向を変えるだけで、加速度センサは同一であっても、
Ｘ、Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出できるので、従来の
方式のように、各方向の検出方向に対応するために、加
速度センサ自体を検出方向に対し、振動子と垂直に実装
する必要がなくなり、サポート端子等により立てて実装
する必要もなくなる。これにより、加速度センサを取り
付け基板に実装した時に、加速度センサの取り付け構造
の剛性不足による加速度センサの首振り現象がなくな
り、図７に示すように、加速度センサ自体の共振周波数
は振動子で決定されるので、共振周波数の高域化が可能
となる。
圧電型加速度センサ５および２６をセンサ取り付け基板
３１に固定した例を示し、図６（ｂ）は図４に示した積
層圧電型加速度センサ１６をセンサ取り付け基板３２に
固定した例を示す。本発明による積層圧電型加速度セン
サは、積層圧電素子が、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向どの方向でも実
装できるように電極が配置され、積層圧電素子の実装方
向を変えるだけで、加速度センサは同一であっても、
Ｘ、Ｙ、Ｚどの方向に対しても検出できるので、従来の
方式のように、各方向の検出方向に対応するために、加
速度センサ自体を検出方向に対し、振動子と垂直に実装
する必要がなくなり、サポート端子等により立てて実装
する必要もなくなる。これにより、加速度センサを取り
付け基板に実装した時に、加速度センサの取り付け構造
の剛性不足による加速度センサの首振り現象がなくな
り、図７に示すように、加速度センサ自体の共振周波数
は振動子で決定されるので、共振周波数の高域化が可能
となる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、上記実施の形態から明らかな
ように、製造工程の簡略化を図ることができ、加速度セ
ンサの実装は同一で各方向の検出が可能となり、小型化
・低コスト化・高機能化( 多軸検出等) を達成すること
ができる。また、加速度センサと取り付け基板で発生す
る共振周波数を高城化または共振レベルの低減化が可能
となる。さらに、加速度センサを取り付け基板に実装し
た時に、加速度センサの取り付け構造の剛性不足による
加速度センサの首振り現象がなくなり、加速度センサ自
体の共振周波数は振動子で決定され、共振周波数の高域
化が可能となる。そして、共振によるシステムに与える
影響を除去するために加速度センサ内外に付加していた
フィルタの次数低減による応答性向上および回路部品点
数の削減が可能となる。
ように、製造工程の簡略化を図ることができ、加速度セ
ンサの実装は同一で各方向の検出が可能となり、小型化
・低コスト化・高機能化( 多軸検出等) を達成すること
ができる。また、加速度センサと取り付け基板で発生す
る共振周波数を高城化または共振レベルの低減化が可能
となる。さらに、加速度センサを取り付け基板に実装し
た時に、加速度センサの取り付け構造の剛性不足による
加速度センサの首振り現象がなくなり、加速度センサ自
体の共振周波数は振動子で決定され、共振周波数の高域
化が可能となる。そして、共振によるシステムに与える
影響を除去するために加速度センサ内外に付加していた
フィルタの次数低減による応答性向上および回路部品点
数の削減が可能となる。
【図１】本発明の積層圧電型加速度センサにおける積層
圧電素子の構成を示す斜視図
圧電素子の構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における積層圧電型加速
度センサの構成を示す斜視図
度センサの構成を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における積層圧電型加速
度センサの製造工程を示す工程図
度センサの製造工程を示す工程図
【図４】本発明の実施の形態２における積層圧電型加速
度センサの構成を示す分解斜視図（ａ）と組立斜視図
（ｂ）
度センサの構成を示す分解斜視図（ａ）と組立斜視図
（ｂ）
【図５】本発明の実施の形態３における積層圧電型加速
度センサの構成を示す分解斜視図（ａ）と組立斜視図
（ｂ）
度センサの構成を示す分解斜視図（ａ）と組立斜視図
（ｂ）
【図６】本発明の実施の形態１、２、３における積層圧
電型加速度センサの取付状態を示す斜視図（ａ）と
（ｂ）
電型加速度センサの取付状態を示す斜視図（ａ）と
（ｂ）
【図７】本発明の実施の形態１、２、３における積層圧
電型加速度センサの周波数特性を示す特性図
電型加速度センサの周波数特性を示す特性図
【図８】従来例における圧電型加速度センサの構成を示
す分解斜視図（ａ）と組立斜視図（ｂ）
す分解斜視図（ａ）と組立斜視図（ｂ）
【図９】従来例における振動子の構成を示す分解斜視図
【図１０】従来例における圧電型加速度センサの製造工
程を示す工程図
程を示す工程図
【図１１】従来例における圧電型加速度センサ取り付け
構造を示す斜視図
構造を示す斜視図
Ａ 加速度検出の梁 Ｂ 電極 Ｃ 外装ケース １ センサ基台（ステム） ２ 積層圧電素子 ３ 回路基板 ４ キャップ ５ 積層圧電型加速度センサ １１、２１ センサ基台 １２、２２Ａ、２２Ｂ 積層圧電素子 １３、２３ 積層圧電素子実装基板 １４ ２４ 信号処理基板 １５ ２５ キャップ １６、２６ 積層圧電型加速度センサ
Claims (5)
- 【請求項１】 グリーンシートに電極を配したセラミッ
クスを積層し、これを焼成し、分極した積層圧電素子を
実装した回路基板と、前記回路基板を保持するセンサ基
台と、このセンサ基台に固定され前記回路基板を封止す
るキャップとを備えた積層圧電型加速度センサ。 - 【請求項２】 前記回路基板上に積層圧電素子と前記積
層圧電素子以外の部品とが実装されていることを特徴と
する請求項１記載の積層圧電型加速度センサ。 - 【請求項３】 前記回路基板の上に配置され、前記積層
圧電素子以外の部品を実装した第２の回路基板を備えた
請求項１記載の積層圧電型加速度センサ。 - 【請求項４】 前記積層圧電素子は直交する３軸のいす
れの軸方向にも実装できるように電極が配置されたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の積層圧
電型加速度センサ。 - 【請求項５】 前記回路基板は、直交する２軸又は直交
する３軸の各軸方向に、前記積層圧電素子がそれぞれ実
装されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに
記載の積層圧電型加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11126262A JP2000314744A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 積層圧電型加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11126262A JP2000314744A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 積層圧電型加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314744A true JP2000314744A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14930840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11126262A Pending JP2000314744A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 積層圧電型加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000314744A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006064701A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Autoliv Asp Inc | 構成可能な加速度計アセンブリ |
| US7325454B2 (en) | 2004-09-30 | 2008-02-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Acceleration/angular velocity sensor unit |
| JP2008162586A (ja) * | 2008-02-12 | 2008-07-17 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | 自動二輪車の盗難防止装置 |
| JP2014208534A (ja) * | 2008-08-29 | 2014-11-06 | ミシュラン ルシェルシュ エ テクニーク ソシエテ アノニム | １‐ｄタイヤパッチ装置及び方法 |
| EP3421943A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-02 | Siemens Ltd. China | Sensor apparatus |
| RU190637U1 (ru) * | 2019-03-01 | 2019-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Высокотемпературный термостабильный чувствительный элемент акселерометра |
| US10899022B2 (en) | 2018-02-28 | 2021-01-26 | Seiko Epson Corporation | Sensor device having a force detection element sandwiched by two sensor signal processing circuits |
| US10906190B2 (en) | 2018-02-28 | 2021-02-02 | Seiko Epson Corporation | Sensor device, force detecting device, and robot |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP11126262A patent/JP2000314744A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006064701A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Autoliv Asp Inc | 構成可能な加速度計アセンブリ |
| US7325454B2 (en) | 2004-09-30 | 2008-02-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Acceleration/angular velocity sensor unit |
| DE102005046986B4 (de) * | 2004-09-30 | 2008-04-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Beschleunigungs/Winkelgeschwindigkeitssensoreinheit |
| JP2008162586A (ja) * | 2008-02-12 | 2008-07-17 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | 自動二輪車の盗難防止装置 |
| JP2014208534A (ja) * | 2008-08-29 | 2014-11-06 | ミシュラン ルシェルシュ エ テクニーク ソシエテ アノニム | １‐ｄタイヤパッチ装置及び方法 |
| EP3421943A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-02 | Siemens Ltd. China | Sensor apparatus |
| US10899022B2 (en) | 2018-02-28 | 2021-01-26 | Seiko Epson Corporation | Sensor device having a force detection element sandwiched by two sensor signal processing circuits |
| US10906190B2 (en) | 2018-02-28 | 2021-02-02 | Seiko Epson Corporation | Sensor device, force detecting device, and robot |
| RU190637U1 (ru) * | 2019-03-01 | 2019-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Высокотемпературный термостабильный чувствительный элемент акселерометра |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080422 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080819 |