JP2001074767A - Accelerometer and its manufacture - Google Patents

Accelerometer and its manufacture

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JP2001074767A
JP2001074767A JP25026699A JP25026699A JP2001074767A JP 2001074767 A JP2001074767 A JP 2001074767A JP 25026699 A JP25026699 A JP 25026699A JP 25026699 A JP25026699 A JP 25026699A JP 2001074767 A JP2001074767 A JP 2001074767A
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JP
Japan
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electrode
plane
detection
piezoelectric element
acceleration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25026699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Baba
啓之 馬場
Shogo Asano
勝吾 浅野
Yasuyuki Nakano
泰之 中野
Toru Fukuda
徹 福田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superior accelerometer whose structure is comparatively simple, which is low-cost and whose performance is high. SOLUTION: An acceleration detecting part 31 is provided in such a way that it is provided with a first plane 33a on which a first electrode 35a for detection is formed, that it is provided with a second plane 33b on which a second electrode 35b, for detection, having a prescribed area is formed and that it is composed of a piezoelectric element material such as a sheetlike piezoelectric ceramic or the like which is polarized in a direction which is substantially parallel to the first and second planes 33a, 33b. A plumb hob part 41 is provided with an electrode 45a, for continuity, wherein a bottom face 34a whose shape and area are nearly equal to those of the first plane 33a in the acceleration detecting part 31 is provided and a prescribed mass is provided. The electrode 45a, for continuity, in the plumb hob part 41 is bonded to the first electrode 35a, for detection, in the acceleration detecting part 31 by using a conductive adhesive or the like so as to be connected electrically to each other, and it converts a vibration into an electric signal so as to be output.

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、加速度センサに関
し、特に、車輌等に用いられ、車輌に受けた振動を電気
信号に変換する圧電素子を備えた加速度センサに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor, and more particularly, to an acceleration sensor used in a vehicle or the like and having a piezoelectric element for converting vibration received by the vehicle into an electric signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、実用化されている加速度セン
サには、電磁型、圧電型、半導体型等種々の方式により
加速度を検出するものが知られている。圧電型加速度セ
ンサは、振動を電気信号に変換する圧電素子を備えたも
のであり、例えば、図11に示されるようなものがあ
る。この従来の圧電型加速度センサ1は、振動変換器1
0と、振動変換器10と一体となって振動変換器10を
支持する支持プレート11と、振動変換器10と電気的
に接続されるプリント基板13と、プリント基板13と
接続ピン14を介して電気的に接続されるとともに、電
気インピーダンス変換器、アンプ、補正回路などの電気
部品15が搭載されたプリント基板17と、支持プレー
ト11と抵抗溶接等により電気的に接続されるとともに
固定され、振動変換器10、プリント基板13および1
7を収容するケース18と、を備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, practically used acceleration sensors are known which detect acceleration by various methods such as an electromagnetic type, a piezoelectric type and a semiconductor type. The piezoelectric acceleration sensor includes a piezoelectric element that converts vibration into an electric signal. For example, there is a piezoelectric acceleration sensor as shown in FIG. This conventional piezoelectric acceleration sensor 1 includes a vibration transducer 1
0, a support plate 11 integrally supporting the vibration transducer 10 and the vibration transducer 10, a printed circuit board 13 electrically connected to the vibration transducer 10, and a printed circuit board 13 and connection pins 14. While being electrically connected, the printed circuit board 17 on which the electric components 15 such as an electric impedance converter, an amplifier, and a correction circuit are mounted, and electrically connected to and fixed to the support plate 11 by resistance welding, etc. Converter 10, printed circuit boards 13 and 1
And a case 18 for accommodating the same 7.

【0003】支持プレート11とケース18は、一般的
には電気回路のアースと接続され、シールドとして構成
される。
[0003] The support plate 11 and the case 18 are generally connected to the ground of an electric circuit and are configured as a shield.

【0004】従来の圧電型加速度センサ1の振動変換器
10は、中心孔3aを有する1対の円盤型の圧電素子3
と、圧電素子3が導電性接着剤等により接着される両面
7aおよび7bを有する円盤型の金属振動板7と、を備
えている。
A vibration transducer 10 of a conventional piezoelectric acceleration sensor 1 includes a pair of disk-shaped piezoelectric elements 3 having a center hole 3a.
And a disk-shaped metal diaphragm 7 having both surfaces 7a and 7b to which the piezoelectric element 3 is adhered by a conductive adhesive or the like.

【0005】各圧電素子3には、少なくとも1つの表面
上に、中心孔を有する円盤状の配線用の大径の電極5a
と、小径の電極5bとが同軸の二重となるように形成さ
れており、この電極5aおよび5bが、ワイヤボンディ
ング等によるワイヤ6によりプリント基板13に電気的
に接続されている。
Each of the piezoelectric elements 3 has a large-diameter disk-shaped wiring electrode 5a having a center hole on at least one surface.
And the small-diameter electrode 5b are formed so as to be coaxial and double, and the electrodes 5a and 5b are electrically connected to the printed circuit board 13 by wires 6 by wire bonding or the like.

【0006】各圧電素子3はセラミックス等からなり、
図12に示されるように、圧電素子3の表面に対して実
質的に垂直な矢印D1およびD2に示される方向にそれ
ぞれ分極している。
Each piezoelectric element 3 is made of ceramics or the like,
As shown in FIG. 12, the polarization is performed in directions indicated by arrows D1 and D2 substantially perpendicular to the surface of the piezoelectric element 3, respectively.

【0007】図12の等価結線図に示されるように、従
来の加速度センサ1において、振動変換器10の一対の
圧電素子3は、互いに電極5aおよび5bを介して電気
的に並列に接続されている。電極5aは、外部の発振器
19に電気的に接続され、必要に応じて外部発振器19
から所定の電圧を印加することにより、振動板7を振動
させる。これは、後述する自己診断機能用の電極であ
る。一方、電極5bを介して、振動板7の振動に応じて
圧電素子3に生じた電位を外部へ取り出すようになって
いる。このようにして加速度センサ1にかかる加速度
が、振動板7の振動に応じて電極5bを介して電気信号
として取り出され、検出される。
As shown in the equivalent connection diagram of FIG. 12, in a conventional acceleration sensor 1, a pair of piezoelectric elements 3 of a vibration transducer 10 are electrically connected in parallel to each other via electrodes 5a and 5b. I have. The electrode 5a is electrically connected to an external oscillator 19, and the external oscillator 19
The diaphragm 7 is vibrated by applying a predetermined voltage from. This is an electrode for a self-diagnosis function described later. On the other hand, the potential generated in the piezoelectric element 3 in response to the vibration of the diaphragm 7 is taken out through the electrode 5b. In this way, the acceleration applied to the acceleration sensor 1 is extracted as an electric signal via the electrode 5b according to the vibration of the diaphragm 7 and detected.

【0008】また、一方の電極5aに外部から所定の電
圧を印加して振動体7を振動させ、振動によって発生し
た電位を他方の電極5bから取り出すことにより、加速
度センサのレベル校正や、センサ機能の良否の自己診断
機能を実現することができる。
A predetermined voltage is externally applied to one of the electrodes 5a to vibrate the vibrating body 7, and the potential generated by the vibration is taken out from the other electrode 5b. The self-diagnosis function of the quality of the product can be realized.

【0009】図13は、加速度センサの振動に対する一
定加速度における周波数特性の例であり、図に示される
ように、共振点f0付近では、高いQを有するが、中お
よび低周波数領域では平坦な特性を示す。一般的には、
加速度センサの使用目的により、平坦部または共振点f
0近傍の振動出力を選択して使用する。
FIG. 13 shows an example of a frequency characteristic at a constant acceleration with respect to the vibration of the acceleration sensor. As shown in the figure, the Q has a high Q near the resonance point f 0 , but is flat in the middle and low frequency regions. Show characteristics. In general,
Depending on the purpose of use of the acceleration sensor, the flat part or the resonance point f
Select and use the vibration output near 0 .

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の加速度センサ1においては、構造が複雑
で、かつ圧電素子3の振動板7への接着が必要であり、
コストが高くなってしまうといった問題点があった。
However, in the conventional acceleration sensor 1 as described above, the structure is complicated, and the bonding of the piezoelectric element 3 to the diaphragm 7 is required.
There was a problem that the cost was increased.

【0011】さらに、振動変換器10は、金属振動体7
と圧電素子3を組み合わせて一体品として構成されるた
め、その感度および特性にばらつきが生じ易く、また、
温度特性の劣化を生じ易いといった問題点があった。
Further, the vibration converter 10 includes a metal vibrating body 7.
And the piezoelectric element 3 are combined to form an integrated product, so that the sensitivity and characteristics are likely to vary, and
There has been a problem that temperature characteristics are likely to deteriorate.

【0012】さらに、従来の加速度センサ1において
は、圧電素子3内の分極方向が素子平面に垂直な方向な
ため、電極5aおよび5bが設けられている平面上に焦
電気が発生する。この焦電効果をキャンセルするべく、
圧電素子3内の分極方向が逆方向となるように電極5a
および5bがそれぞれ電気的に直列または並列接続され
るが、それでも完全に焦電効果をキャンセルすることは
できず、特に、極低い周波数で加速度センサを使用する
場合、電気回路の動作点等に悪影響を与えるといった問
題点があった。
Further, in the conventional acceleration sensor 1, since the polarization direction in the piezoelectric element 3 is perpendicular to the element plane, pyroelectricity is generated on the plane on which the electrodes 5a and 5b are provided. In order to cancel this pyroelectric effect,
The electrodes 5a are arranged such that the polarization direction in the piezoelectric element 3 is reversed.
And 5b are electrically connected in series or in parallel, respectively, but still cannot completely cancel the pyroelectric effect. Particularly, when an acceleration sensor is used at an extremely low frequency, the operating point of the electric circuit is adversely affected. There was a problem of giving.

【0013】また、従来の加速度センサ1においては、
上記の焦電効果の悪影響を抑制するために、複数枚の圧
電素子が必要であることから、構造が複雑で作製に手間
が掛り、コスト高になってしまうという問題点があっ
た。
Further, in the conventional acceleration sensor 1,
Since a plurality of piezoelectric elements are required in order to suppress the adverse effect of the pyroelectric effect, there is a problem that the structure is complicated, the production is troublesome, and the cost is increased.

【0014】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
なされたものであり、比較的構造が簡単であり、低価格
で、高い性能を有する優れた加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an excellent acceleration sensor having a relatively simple structure, low cost, and high performance. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、上記課題を解決するために、加速度センサが、第1
検出用電極が形成された第1平面と、この第1平面と反
対側で、第2検出用電極が形成された第2平面と、を有
するとともに、前記第1および第2平面と実質的に平行
な方向に分極している板状の圧電素子材からなる加速度
検出部と、前記第1検出用電極の表面と略等しい形状お
よび面積を有する導通用電極が形成された、前記第1平
面と略等しい形状および面積を有する底面と、所定の質
量と、を有する重り部と、を備えるとともに、この重り
部の底面と前記第1平面が、対向するように配置され、
前記導通用電極が、前記第1検出用電極に電気的に接続
され、前記第1および第2検出用電極間の電位差を検出
することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an acceleration sensor comprising:
It has a first plane on which a detection electrode is formed, and a second plane on a side opposite to the first plane, on which a second detection electrode is formed, and substantially corresponds to the first and second planes. An acceleration detecting section made of a plate-shaped piezoelectric element material polarized in a parallel direction; and a first plane on which a conduction electrode having a shape and an area substantially equal to the surface of the first detection electrode are formed. A bottom surface having substantially the same shape and area, and a weight portion having a predetermined mass, and a bottom surface of the weight portion and the first plane are arranged so as to face each other,
The conduction electrode is electrically connected to the first detection electrode, and detects a potential difference between the first and second detection electrodes.

【0016】この構成によれば、加速度検出部の第1お
よび第2検出用電極が、加速度検出部の圧電素子材の分
極方向と平行する位置に配置されているため、分極方向
先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電極に及ぶのを低
減でき、安定した高性能な加速度センサが得られる。ま
た、構造が簡単であるので、量産性が高く、製造コスト
も低く抑えられる。
According to this configuration, since the first and second detection electrodes of the acceleration detection section are arranged at positions parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material of the acceleration detection section, the first and second detection electrodes are disposed on the surface of the front end in the polarization direction. The influence of the generated pyroelectricity on the electrodes can be reduced, and a stable, high-performance acceleration sensor can be obtained. In addition, since the structure is simple, mass productivity is high and the manufacturing cost can be kept low.

【0017】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有するもので、圧電セラミックスまたは、水晶な
どの単結晶性圧電素子材からなる。水晶などを用いた場
合、加速度検出部の第1および第2検出用電極を、加速
度検出部の圧電素子材の電気軸と平行する位置に配置す
れば、圧電素子材を分極させる手間を省くこともでき、
製造工程が簡略化できるとともに、構成の自由度が拡大
する。
The piezoelectric element material has a property of converting vibration into an electric signal, and is made of piezoelectric ceramics or a single-crystal piezoelectric element material such as quartz. When using quartz or the like, if the first and second detection electrodes of the acceleration detection unit are arranged at positions parallel to the electric axis of the piezoelectric element material of the acceleration detection unit, the trouble of polarizing the piezoelectric element material can be eliminated. Can also
The manufacturing process can be simplified, and the degree of freedom of the configuration increases.

【0018】請求項1に記載の加速度センサにおいて、
前記第1検出用電極と、前記導通用電極と、が導電性接
着剤により接着されてもよい。さらに上述の加速度セン
サにおいて、前記重り部が、前記圧電素子材と実質的に
同程度の線膨張係数を有してもよい。
[0018] In the acceleration sensor according to claim 1,
The first detection electrode and the conduction electrode may be bonded by a conductive adhesive. Further, in the above-described acceleration sensor, the weight portion may have a substantially same linear expansion coefficient as the piezoelectric element material.

【0019】請求項4に記載の発明は、上記課題を解決
するために、加速度センサの製造方法が、第1平面と、
この第1平面と反対側の第2平面と、を有するととも
に、前記第1および第2平面に実質的に平行な方向に分
極している短冊状の圧電素子材を準備する第1の準備ス
テップと、この第1準備ステップで準備された前記圧電
素子材の前記第1平面上に、第1検出用電極と、前記第
2平面上に第2検出用電極と、を形成する第1の電極形
成ステップと、前記第1平面と略等しい形状および面積
を有する底面と、所定の質量と、を有する重りを準備す
る第2の準備ステップと、前記第1の電極形成ステップ
で形成された前記第1検出用電極の表面と略等しい形状
および面積を有する導通用電極を前記第2の準備ステッ
プで準備された前記重りの底面上に形成する第2の電極
形成ステップと、前記導通用電極と、前記第1検出用電
極と、を導電性接着剤により接着して加速度検出素子ブ
ロックを形成するブロック形成ステップと、前記ブロッ
ク形成ステップで形成された前記加速度検出素子ブロッ
クを、長さ方向に実質的に直交する面で切断し、複数の
加速度検出素子を形成する加速度検出素子形成ステップ
と、を備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an acceleration sensor, comprising the steps of:
A first preparation step of preparing a strip-shaped piezoelectric element material having a second plane opposite to the first plane and polarized in a direction substantially parallel to the first and second planes; And a first electrode for forming a first detection electrode on the first plane of the piezoelectric element material prepared in the first preparation step and a second detection electrode on the second plane A forming step, a second preparing step of preparing a weight having a shape and area substantially equal to the first plane, and a predetermined mass, and the second forming step formed in the first electrode forming step. A second electrode forming step of forming a conducting electrode having substantially the same shape and area as the surface of the detection electrode on the bottom surface of the weight prepared in the second preparing step; Conductive bonding between the first detection electrode and the first detection electrode Forming an acceleration detection element block by bonding together, and cutting the acceleration detection element block formed in the block forming step along a plane substantially orthogonal to the length direction to form a plurality of acceleration detection elements. Forming an acceleration detecting element.

【0020】この方法によれば、第1および第2検出用
電極が、圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置さ
れるため、分極方向先端の表面に生じる焦電気の悪影響
が電極に及ぶのを低減でき、安定した高性能な加速度セ
ンサを製造できる。また、構造が簡単であるので、作業
が容易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えら
れる。
According to this method, the first and second detection electrodes are arranged at positions parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material, so that the electrodes are adversely affected by pyroelectricity generated on the front surface in the polarization direction. And a stable, high-performance acceleration sensor can be manufactured. Further, since the structure is simple, the work is easy, the mass productivity is high, and the manufacturing cost can be kept low.

【0021】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有するもので、圧電セラミックスまたは、水晶な
どの単結晶性圧電素子材からなる。水晶などを用いた場
合、第1および第2検出用電極を、圧電素子材の電気軸
と平行する位置に配置すれば、圧電素子材を分極させる
手間を省くこともでき、製造工程が簡略化できるととも
に、構成の自由度が拡大する。
The piezoelectric element material has a property of converting vibration into an electric signal, and is made of piezoelectric ceramics or a single-crystal piezoelectric element material such as quartz. In the case of using quartz or the like, if the first and second detection electrodes are arranged at positions parallel to the electric axis of the piezoelectric element material, the trouble of polarizing the piezoelectric element material can be omitted, and the manufacturing process can be simplified. As much as possible, the degree of freedom in configuration is expanded.

【0022】上述の加速度センサの製造方法において、
前記第1の電極形成ステップが、前記第1および第2検
出用電極をメッキ又は蒸着により形成するステップを含
んでも良い。上述の加速度センサの製造方法において、
前記第2の電極形成ステップが、前記導通用電極をメッ
キ又は蒸着により形成するステップを含んでも良い。上
述の加速度センサの製造方法において、前記第2の準備
ステップで準備される重りが、前記第1の準備ステップ
で準備される圧電素子材と実質的に同程度の線膨張係数
を有しても良い。
In the above-described method for manufacturing an acceleration sensor,
The first electrode forming step may include a step of forming the first and second detection electrodes by plating or vapor deposition. In the method for manufacturing an acceleration sensor described above,
The second electrode forming step may include a step of forming the conductive electrode by plating or vapor deposition. In the above-described method of manufacturing an acceleration sensor, the weight prepared in the second preparation step may have substantially the same linear expansion coefficient as the piezoelectric element material prepared in the first preparation step. good.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明に係る加速度センサは、第
1検出用電極が形成された第1平面と、この第1平面と
反対側で、第2検出用電極が形成された第2平面と、を
有するとともに、前記第1および第2平面と実質的に平
行な方向に分極している板状の圧電素子材からなる加速
度検出部と、前記第1検出用電極の表面と略等しい形状
および面積を有する導通用電極が形成された、前記第1
平面と略等しい形状および面積を有する底面と、所定の
質量と、を有する重り部と、を備えている。この加速度
センサにおいて、この重り部の底面と前記第1平面が、
対向するように配置され、前記導通用電極が、前記第1
検出用電極に電気的に接続される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An acceleration sensor according to the present invention has a first plane on which a first detection electrode is formed, and a second plane on which a second detection electrode is formed on the side opposite to the first plane. And an acceleration detecting section made of a plate-shaped piezoelectric element material polarized in a direction substantially parallel to the first and second planes, and a shape substantially equal to the surface of the first detecting electrode. And a conductive electrode having an area is formed.
A bottom surface having substantially the same shape and area as the plane and a weight having a predetermined mass are provided. In this acceleration sensor, the bottom surface of the weight portion and the first plane are:
The conductive electrode is disposed so as to face the first electrode.
It is electrically connected to the detection electrode.

【0024】このように構成された加速度センサによれ
ば、加速度検出部の第1および第2検出用電極が、加速
度検出部の圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置
されているため、分極方向先端の表面に生じる焦電気の
悪影響が電極に及ぶのを低減でき、安定した高性能な加
速度センサが得られる。また、構造が簡単であるので、
量産性が高く、製造コストも低く抑えられる。
According to the acceleration sensor configured as described above, since the first and second detection electrodes of the acceleration detecting section are arranged at positions parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material of the acceleration detecting section. It is possible to reduce the adverse effect of pyroelectricity generated on the surface of the tip in the polarization direction to the electrodes, and to obtain a stable and high-performance acceleration sensor. Also, since the structure is simple,
High mass productivity and low production cost.

【0025】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有するもので、圧電セラミックスからなる。ある
いは、他の実施の態様として、加速度検出部の圧電素子
材を水晶などの単結晶性圧電素子材から構成してもよ
く、この場合、加速度検出部の圧電素子材が、第1およ
び第2平面と実質的に平行な方向に電気軸を有する。
The piezoelectric element material has a characteristic of converting vibration into an electric signal, and is made of piezoelectric ceramics. Alternatively, as another embodiment, the piezoelectric element material of the acceleration detecting section may be composed of a single-crystal piezoelectric element material such as quartz, and in this case, the piezoelectric element materials of the acceleration detecting section are the first and second piezoelectric elements. It has an electrical axis in a direction substantially parallel to the plane.

【0026】この構成によれば、加速度検出部の第1お
よび第2検出用電極を、加速度検出部の圧電素子材の電
気軸と平行する位置に配置すれば、圧電素子材を分極さ
せる手間を省くこともでき、製造工程が簡略化できると
ともに、構成の自由度が拡大する。
According to this configuration, if the first and second detection electrodes of the acceleration detecting section are arranged at positions parallel to the electric axis of the piezoelectric element material of the acceleration detecting section, the time required to polarize the piezoelectric element material is reduced. This can be omitted, the manufacturing process can be simplified, and the degree of freedom of the configuration can be increased.

【0027】さらに、本発明に係る加速度センサの製造
方法は、(a)第1平面と、この第1平面と反対側の第
2平面と、を有するとともに、前記第1および第2平面
に実質的に平行な方向に分極している短冊状の圧電素子
材を準備する第1の準備ステップと、(b)この第1準
備ステップで準備された前記圧電素子材の前記第1平面
上に、第1検出用電極と、前記第2平面上に第2検出用
電極と、を形成する第1の電極形成ステップと、(c)
前記第1平面と略等しい形状および面積を有する底面
と、所定の質量と、を有する重りを準備する第2の準備
ステップと、(d)前記第1の電極形成ステップで形成
された前記第1検出用電極の表面と略等しい形状および
面積を有する導通用電極を前記第2の準備ステップで準
備された前記重りの底面上に形成する第2の電極形成ス
テップと、(e)前記導通用電極と、前記第1検出用電
極と、を導電性接着剤により接着して加速度検出素子ブ
ロックを形成するブロック形成ステップと、(f)前記
ブロック形成ステップで形成された前記加速度検出素子
ブロックを、長さ方向に実質的に直交する面で切断し、
複数の加速度検出素子を形成する加速度検出素子形成ス
テップと、を備えている。
Further, a method of manufacturing an acceleration sensor according to the present invention has (a) a first plane and a second plane opposite to the first plane, and the first and second planes are substantially identical to each other. A first preparation step of preparing a strip-shaped piezoelectric element material polarized in a direction parallel to the first direction; and (b) on the first plane of the piezoelectric element material prepared in the first preparation step, A first electrode forming step of forming a first detection electrode and a second detection electrode on the second plane; (c)
A second preparation step of preparing a weight having a bottom surface having substantially the same shape and area as the first plane and a predetermined mass; and (d) the first electrode formed in the first electrode forming step. A second electrode forming step of forming a conductive electrode having a shape and an area substantially equal to the surface of the detection electrode on the bottom surface of the weight prepared in the second preparing step; (e) the conductive electrode A step of forming an acceleration detection element block by bonding the first detection electrode and the first detection electrode with a conductive adhesive; and (f) setting the acceleration detection element block formed in the block formation step to a length. Cut in a plane substantially perpendicular to the vertical direction,
Forming an acceleration detection element for forming a plurality of acceleration detection elements.

【0028】この加速度センサの製造方法によれば、加
速度検出部の第1および第2検出用電極が、加速度検出
部の圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置される
ため、分極方向先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電
極に及ぶのを低減でき、安定した高性能な加速度センサ
を製造できる。また、構造が簡単であるので、作業が容
易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えられ
る。
According to this method of manufacturing an acceleration sensor, the first and second detection electrodes of the acceleration detection section are arranged at positions parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material of the acceleration detection section. It is possible to reduce the adverse effect of pyroelectricity generated on the surface of the electrode, and to manufacture a stable and high-performance acceleration sensor. Further, since the structure is simple, the work is easy, the mass productivity is high, and the manufacturing cost can be kept low.

【0029】[0029]

【第1実施例】図1は、本発明に係る加速度センサの振
動変換部の第1実施例の斜視図である。同図に示される
ように、本実施例の振動変換器30は、加速度検出部3
1と、重り部41と、から構成される。重り部41は、
加速度検出部31の上部に配置され、本発明に係る加速
度センサにかかる加速度を加速度検出部31で効率良く
検出するための重りの役割を果たす。尚、すべての図面
において、同様な構成要素は同じ参照記号および符号を
用いて示してある。
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a vibration converter of an acceleration sensor according to the present invention. As shown in the figure, the vibration converter 30 of the present embodiment includes an acceleration detector 3
1 and a weight 41. The weight part 41 is
The acceleration detection unit 31 is disposed above the acceleration detection unit 31 and serves as a weight for the acceleration detection unit 31 to efficiently detect the acceleration applied to the acceleration sensor according to the present invention. In all the drawings, similar components are denoted by the same reference symbols and symbols.

【0030】加速度検出部31は、所定の厚さと、第1
平面33aと、第1平面33aと反対側の第2平面33
bを有する板状の圧電素子材からなる圧電素子33を有
する。圧電素子材は、振動を電気信号に変換する特性を
有する。加速度検出部31は、さらに圧電素子33の第
1平面33a上に形成された所定の面積を有する第1検
出用電極35aと、圧電素子33の第2平面33b上に
形成された所定の面積を有する第2検出用電極35b
と、を有する。本実施例では、第1および第2平面33
aおよび33bの形状は、矩形であるが、これに限定さ
れるものではなく、どのような形状であっても良い。
The acceleration detector 31 has a predetermined thickness and a first
A plane 33a and a second plane 33 opposite to the first plane 33a
and a piezoelectric element 33 made of a plate-shaped piezoelectric element material having b. The piezoelectric element material has a characteristic of converting vibration into an electric signal. The acceleration detection unit 31 further includes a first detection electrode 35a having a predetermined area formed on the first plane 33a of the piezoelectric element 33 and a predetermined area formed on the second plane 33b of the piezoelectric element 33. Second detection electrode 35b having
And In this embodiment, the first and second planes 33
The shapes of a and 33b are rectangular, but are not limited thereto, and may be any shape.

【0031】本実施例において、第1および第2検出用
電極35aおよび35bは、メッキまたは蒸着などによ
り形成される。第1検出用電極35aは、圧電素子33
の第1平面33aの一面に亘って形成される。一方、第
2検出用電極35bは、図2の振動変換器30の底面図
に示されるように、圧電素子33の第2平面33bの両
端部33cおよび33dから幅dだけ僅かに内側に位置
するように形成されている。第2検出用電極35bを圧
電素子33の第2平面33bの端部より内側に形成する
理由は、後述する振動変換器30をプリント基板などへ
実装する際、第2検出用電極35bが後述する第1検出
用電極35aから導かれた導線との間でショートおよび
リーク等を防止するためである。従って、他の実施例に
おいて、第2検出用電極35bと導線との間を絶縁部材
などにより絶縁するように構成すれば、第2検出用電極
35bを圧電素子33の第2平面33bの両端部33c
および33dまで形成してもよい。
In this embodiment, the first and second detection electrodes 35a and 35b are formed by plating or vapor deposition. The first detection electrode 35a is a piezoelectric element 33
Is formed over one surface of the first plane 33a. On the other hand, as shown in the bottom view of the vibration transducer 30 in FIG. 2, the second detection electrode 35b is located slightly inside by a width d from both ends 33c and 33d of the second plane 33b of the piezoelectric element 33. It is formed as follows. The reason why the second detection electrode 35b is formed inside the end of the second plane 33b of the piezoelectric element 33 is that the second detection electrode 35b will be described later when a vibration converter 30 described later is mounted on a printed circuit board or the like. This is for preventing a short circuit, a leak, and the like between the conductive wire led from the first detection electrode 35a. Therefore, in another embodiment, if the second detection electrode 35b and the conducting wire are configured to be insulated by an insulating member or the like, the second detection electrode 35b is provided at both ends of the second plane 33b of the piezoelectric element 33. 33c
And up to 33d.

【0032】本実施例では、加速度検出部31の圧電素
子33は、圧電セラミックスからなり、図1の矢印D3
で示されるように第1平面33aおよび第2平面33b
と実質的に平行な方向に分極している。分極方向は、第
1および第2平面33aおよび33bと平行であれば良
く、向きは特に限定はされない。
In this embodiment, the piezoelectric element 33 of the acceleration detecting section 31 is made of piezoelectric ceramics, and is indicated by an arrow D3 in FIG.
As shown by the first plane 33a and the second plane 33b
Polarized in a direction substantially parallel to. The polarization direction may be parallel to the first and second planes 33a and 33b, and the direction is not particularly limited.

【0033】他の実施例では、加速度検出部31の圧電
素子33は、水晶などの単結晶圧電素子材であってもよ
く、単結晶性圧電素子材の電気軸が、圧電素子33の第
1および第2平面33aおよび33bと実質的に平行な
方向となるように構成される。この場合、圧電素子33
を分極させる手間が省けるので、より製造工程が簡略化
できるとともに、構成の自由度が拡大する。
In another embodiment, the piezoelectric element 33 of the acceleration detecting section 31 may be a single-crystal piezoelectric element such as quartz, and the electric axis of the single-crystal piezoelectric element is the first axis of the piezoelectric element 33. And a direction substantially parallel to the second planes 33a and 33b. In this case, the piezoelectric element 33
This eliminates the need for polarization, which further simplifies the manufacturing process and increases the degree of freedom in configuration.

【0034】重り部41は、加速度検出部31の第1平
面33aと略等しい形状および面積の底面43aと、所
定の質量と、を有する重り43を有する。本実施例にお
いて、重り43は直方体であるが、これに限定されるも
のでない。重り43は金属体または圧電素子材からな
り、圧電素子33の圧電素子材と実質的に同程度の線膨
張係数を有するのが好ましい。重り43の質量をm、加
速度センサにかかる加速度をGとすると、加速度センサ
には、F=mGの力が働くことになる。従って、加速度
センサの加速度検出感度を高くするには重り43の質量
mを大きくすればよい。
The weight portion 41 has a bottom surface 43a having substantially the same shape and area as the first plane 33a of the acceleration detecting portion 31, and a weight 43 having a predetermined mass. In this embodiment, the weight 43 is a rectangular parallelepiped, but is not limited to this. The weight 43 is made of a metal body or a piezoelectric element material, and preferably has substantially the same linear expansion coefficient as the piezoelectric element material of the piezoelectric element 33. Assuming that the mass of the weight 43 is m and the acceleration applied to the acceleration sensor is G, a force of F = mG acts on the acceleration sensor. Therefore, to increase the acceleration detection sensitivity of the acceleration sensor, the mass m of the weight 43 may be increased.

【0035】重り部41は、重り43の底面43aの全
面を覆うように形成された第1導通用電極45aと、第
1導通用電極45aの2つの対向する端部から一体とな
って、重り43の両側面および上面にわたって延在して
形成される第2導通用電極45bと、をさらに有する。
重り部41の第1および第2導通用電極45aおよび4
5bは、メッキ又は蒸着などにより形成される。このよ
うにして形成された第1導通用電極45aは、加速度検
出部31の第1検出用電極35aと略等しい形状および
面積を有する。一方、第2導通用電極45bは、特に重
り部41の表面上に延在して形成される必要は無く、第
1導通用電極45aからの電気信号を取り出せれば良
い。すなわち、第2導通用電極45bの代わりに、第1
導通用電極45aから半田付けまたはワイヤボンディン
グなどにより直接、回路基板上の端子などに電気的に接
続されてもよい。また、他の実施例においては、第2導
通用電極45bは、重り部41の周囲全体を覆うように
形成されてもよい。この場合も、前記の第1検出用電極
35aを、第2導通用電極45bから導かれた導線とシ
ョートしないように形成する必要がある。
The weight portion 41 is formed integrally with a first conducting electrode 45a formed so as to cover the entire bottom surface 43a of the weight 43 and two opposing ends of the first conducting electrode 45a. And a second conduction electrode 45b formed to extend over both side surfaces and the top surface of the second conduction electrode 43.
First and second conduction electrodes 45a and 45 of weight 41
5b is formed by plating or vapor deposition. The first conduction electrode 45a thus formed has substantially the same shape and area as the first detection electrode 35a of the acceleration detector 31. On the other hand, the second conduction electrode 45b does not need to be formed so as to particularly extend on the surface of the weight portion 41, as long as an electric signal can be extracted from the first conduction electrode 45a. That is, the first conduction electrode 45b is replaced with the first conduction electrode 45b.
It may be electrically connected directly to the terminal on the circuit board by soldering or wire bonding from the conduction electrode 45a. In another embodiment, the second conduction electrode 45b may be formed so as to cover the entire periphery of the weight 41. Also in this case, it is necessary to form the first detection electrode 35a so as not to be short-circuited with the conductor led from the second conduction electrode 45b.

【0036】加速度検出部31の圧電素子33の第1平
面33aと、重り部41の底面43aと、が対向するよ
うに配置され、加速度検出部31の第1検出用電極35
aと、重り部41の第1導通用電極45aが、導電性接
着剤などにより接着される。
The first plane 33a of the piezoelectric element 33 of the acceleration detector 31 and the bottom surface 43a of the weight 41 are arranged so as to face each other.
a and the first conducting electrode 45a of the weight portion 41 are bonded by a conductive adhesive or the like.

【0037】このように構成された加速度センサでは、
加速度検出部31が、重り部41の重り43による力F
を利用して、圧電素子33の滑り効果による起電力を第
1検出用電極35aおよび第2検出用電極35bを介し
て検出することになる。加速度検出部31の第1検出用
電極35aは、重り部41の第1導通用電極45aを介
して重り部41の第2導通用電極45bに電気的に導通
される。このように本実施例の加速度センサの振動変換
器30は、重り部41の第2導通用電極45bを介し
て、加速度センサにかかる加速度により発生した電気信
号を取り出す。
In the acceleration sensor configured as described above,
The acceleration detector 31 detects the force F due to the weight 43 of the weight 41.
, The electromotive force due to the sliding effect of the piezoelectric element 33 is detected via the first detection electrode 35a and the second detection electrode 35b. The first detection electrode 35a of the acceleration detector 31 is electrically connected to the second conduction electrode 45b of the weight 41 via the first conduction electrode 45a of the weight 41. As described above, the vibration converter 30 of the acceleration sensor according to the present embodiment extracts the electric signal generated by the acceleration applied to the acceleration sensor via the second conduction electrode 45b of the weight 41.

【0038】このように本実施例の加速度センサでは、
電気信号を検出する第1および2検出用電極35aおよ
び35bが、圧電素子33の分極方向D3と、平行な平
面上に形成されているため、分極方向D3の矢印の先端
方向の表面に発生する焦電気の影響を殆ど受けることな
く、電気信号を検出することが可能となり、安定した高
性能な加速度センサを得ることができる。
As described above, in the acceleration sensor of this embodiment,
Since the first and second detection electrodes 35a and 35b for detecting an electric signal are formed on a plane parallel to the polarization direction D3 of the piezoelectric element 33, the first and second detection electrodes 35a and 35b are generated on the surface of the polarization direction D3 in the direction of the arrow. An electric signal can be detected almost without being affected by pyroelectricity, and a stable and high-performance acceleration sensor can be obtained.

【0039】図3は、本実施例の加速度センサの振動変
換器30を回路パターンが形成されたプリント基板51
上に実施した場合の例である。同図によれば、例えば導
電性接着剤とエポキシ樹脂の接着剤を併用した接着層5
2を介して、プリント基板51の回路パターンに振動変
換器30の加速度検出部31の第2検出用電極35bを
導通固定することにより、振動変換器30の加速度検出
部31の第2検出用電極35bが、プリント基板51上
に形成された回路パターンの端子53と電気的に接続さ
れる。また、振動変換器30の重り部41の第2導通用
電極45bが、図3のように導電性接着剤56を使用し
て、プリント基板51上に形成された回路パターンの端
子55と電気的に接続される。他の実施例として、半田
付けまたはワイヤボンディングなどにより電気的に接続
してもよい。
FIG. 3 shows a printed circuit board 51 on which a circuit pattern is formed by using the vibration transducer 30 of the acceleration sensor of this embodiment.
This is an example of the case where the above is implemented. According to the figure, for example, an adhesive layer 5 using both a conductive adhesive and an epoxy resin adhesive is used.
2, the second detection electrode 35b of the acceleration detection unit 31 of the vibration converter 30 is conductively fixed to the circuit pattern of the printed board 51 via the second detection electrode of the acceleration detection unit 31 of the vibration converter 30. 35b is electrically connected to the terminal 53 of the circuit pattern formed on the printed board 51. Further, the second conducting electrode 45b of the weight portion 41 of the vibration transducer 30 is electrically connected to the terminal 55 of the circuit pattern formed on the printed board 51 by using the conductive adhesive 56 as shown in FIG. Connected to. As another embodiment, electrical connection may be made by soldering or wire bonding.

【0040】以上のように構成された加速度センサの振
動変換器30は、図11に示された従来の加速度センサ
1と同様に、電気回路部品の一つとしてプリント基板に
接着剤などで固定され、加速度検出部31の第2検出用
電極35bと、重り部41の第2導通用電極45bをプ
リント基板上の端子にそれぞれ電気的に接続することに
より、図示されない加速度センサを構成するものであ
る。
The vibration transducer 30 of the acceleration sensor configured as described above is fixed to a printed circuit board as one of electric circuit components with an adhesive or the like, similarly to the conventional acceleration sensor 1 shown in FIG. By electrically connecting the second detection electrode 35b of the acceleration detection section 31 and the second conduction electrode 45b of the weight section 41 to terminals on a printed circuit board, an acceleration sensor (not shown) is formed. .

【0041】以下、本実施例の振動変換器30を製造す
る工程を図4〜8を用いて詳細に説明する。
Hereinafter, the steps of manufacturing the vibration transducer 30 of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0042】まず始めに、圧電セラミック素子材や、水
晶などの単結晶性圧電素子材などの圧電素子材からなる
直方体の圧電素子部材61を準備する。図4に示される
ように、この圧電素子部材61を所定の厚さW1と、所
定の長さLと、所定の高さHと、を有する短冊状に切り
出し加工した複数の圧電素子ブロック63を準備する。
First, a rectangular parallelepiped piezoelectric element member 61 made of a piezoelectric element such as a piezoelectric ceramic element or a single-crystal piezoelectric element such as quartz is prepared. As shown in FIG. 4, a plurality of piezoelectric element blocks 63 obtained by cutting the piezoelectric element member 61 into a strip having a predetermined thickness W1, a predetermined length L, and a predetermined height H are formed. prepare.

【0043】本実施例では、各圧電素子ブロック63
は、矢印D3で示されるように、その両面63aおよび
63bと実質的に平行な方向で、かつ圧電素子ブロック
63の長さ方向に実質的に垂直な方向に分極している。
また、圧電素子ブロック63が単結晶性圧電素子材の場
合は、その電気軸が、両面63aおよび63bと実質的
に平行な方向で、かつ圧電素子ブロック63の長さ方向
に実質的に垂直な方向となるように切り出される。
In this embodiment, each piezoelectric element block 63
Are polarized in a direction substantially parallel to both surfaces 63a and 63b and substantially perpendicular to the length direction of the piezoelectric element block 63, as shown by an arrow D3.
When the piezoelectric element block 63 is a single-crystal piezoelectric element material, its electric axis is substantially parallel to the two surfaces 63a and 63b and substantially perpendicular to the length direction of the piezoelectric element block 63. It is cut out in the direction.

【0044】次いで、図5に示されるように、切り出さ
れた各圧電素子ブロック63の一方の平面63a上に、
所定の面積を有する第1検出用電極層65aと、平面6
3aと反対側の他方の平面63b上に所定の面積を有す
る第2検出用電極層65bと、を形成する。第1検出用
電極層65aおよび第2検出用電極層65bは、メッキ
又は蒸着などにより形成される。ここで、第2検出用電
極層65bは、圧電素子ブロック63の長さ方向の両端
部から幅dだけ僅かに内側に位置するように形成され
る。
Next, as shown in FIG. 5, on one flat surface 63a of each cut piezoelectric element block 63,
A first detection electrode layer 65a having a predetermined area;
A second detection electrode layer 65b having a predetermined area is formed on the other flat surface 63b opposite to 3a. The first detection electrode layer 65a and the second detection electrode layer 65b are formed by plating or vapor deposition. Here, the second detection electrode layer 65b is formed so as to be located slightly inside by a width d from both ends in the length direction of the piezoelectric element block 63.

【0045】次に、金属または圧電素子材からなる直方
体の重り部材71を準備する。図6に示されるように、
この重り部材71を所定の厚さW2と、圧電素子ブロッ
ク63と略同じ長さLおよび高さHと、を有する短冊上
に切り出し加工して複数の重りブロック73を準備す
る。
Next, a rectangular parallelepiped weight member 71 made of metal or a piezoelectric element material is prepared. As shown in FIG.
The weight member 71 is cut out into a strip having a predetermined thickness W2 and a length L and a height H substantially the same as those of the piezoelectric element block 63 to prepare a plurality of weight blocks 73.

【0046】次いで、図7に示されるように、各重りブ
ロック73の底面73aの全面を覆うように形成された
第1導通用電極層75aと、第1導通用電極75aと電
気的に接続された第2導通用電極75bと、を形成す
る。本実施例では、各重りブロック73の外側をメッキ
又は蒸着などにより覆い、第1および第2導通用電極層
75aおよび75bを一体として形成している。
Next, as shown in FIG. 7, a first conductive electrode layer 75a formed so as to cover the entire bottom surface 73a of each weight block 73, and is electrically connected to the first conductive electrode 75a. The second conductive electrode 75b. In this embodiment, the outside of each weight block 73 is covered by plating or vapor deposition, and the first and second conducting electrode layers 75a and 75b are formed integrally.

【0047】次に、図8に示されるように、重りブロッ
ク73の第1導通用電極75aと、圧電素子ブロック6
3の第1検出用電極65aと、を導電性接着剤により接
着して加速度検出素子ブロック81を形成する。この加
速度検出素子ブロック81を、更に長さL方向に実質的
に直交する複数の切断面83で切断し、これにより本実
施例の複数の振動変換器30が形成される。
Next, as shown in FIG. 8, the first conducting electrode 75a of the weight block 73 and the piezoelectric element block 6
The acceleration detection element block 81 is formed by bonding the third detection electrode 65a and the third detection electrode 65a with a conductive adhesive. The acceleration detecting element block 81 is further cut along a plurality of cut surfaces 83 substantially orthogonal to the length L direction, thereby forming the plurality of vibration transducers 30 of the present embodiment.

【0048】このように本実施例の加速度センサの製造
方法によれば、構造および製造工程が簡単で、製造コス
トが低く、量産性の高い、高性能な優れた加速度センサ
を製造することができる。
As described above, according to the acceleration sensor manufacturing method of the present embodiment, an excellent acceleration sensor having a simple structure and a simple manufacturing process, low manufacturing cost, high mass productivity, and high performance can be manufactured. .

【0049】[0049]

【第2実施例】図9および10は、本発明に係る加速度
センサの振動変換器の第2実施例を示す図である。上述
の第1実施例の振動検出器30は、加速度を検出する機
能のみを有しているが、第2実施例の振動変換器90
は、自己診断機能を有し、図9に示されるように、各電
極部を分割して、各々独立した圧電素子のコンデンサを
形成するように構成される。第1実施例と同じ構成には
同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
Second Embodiment FIGS. 9 and 10 show a second embodiment of the vibration transducer of the acceleration sensor according to the present invention. The vibration detector 30 according to the first embodiment has only the function of detecting acceleration, but the vibration detector 90 according to the second embodiment has the function.
Has a self-diagnosis function, and as shown in FIG. 9, is configured to divide each electrode portion to form a capacitor of an independent piezoelectric element. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0050】詳細には、第2実施例の振動変換器90
は、加速度検出部91と、重り部101と、から構成さ
れる。重り部101は、加速度検出部91の上部に配置
され、本発明に係る加速度センサにかかる加速度を加速
度検出部91で効率良く検出するための重りの役割を果
たすことは、第1実施例と同じである。
More specifically, the vibration transducer 90 of the second embodiment
Is composed of an acceleration detecting section 91 and a weight section 101. The weight unit 101 is disposed above the acceleration detection unit 91, and serves as a weight for the acceleration detection unit 91 to efficiently detect the acceleration applied to the acceleration sensor according to the present invention, as in the first embodiment. It is.

【0051】加速度検出部91は、第1実施例と同じ圧
電セラミックスなどの圧電素子材からなる圧電素子33
を有する。
The acceleration detecting section 91 includes a piezoelectric element 33 made of the same piezoelectric element material as the first embodiment.
Having.

【0052】図10の振動変換器90の側面図に示され
るように、加速度検出部91は、さらに圧電素子33の
第1および第2平面33aおよび33b上にそれぞれ形
成された第1および第2検出用電極95aおよび95b
と、同じく圧電素子33の第1および第2平面33aお
よび33b上にそれぞれ形成された第1および第2入力
用電極97aおよび97bと、を有する。第1および第
2検出用電極95aおよび95bと、第1および第2入
力用電極97aおよび97bは、互いに圧電素子33の
分極方向D3と平行な方向で平行して並ぶように形成さ
れている。また、第1実施例と同様に、第2検出用電極
95bおよび第2入力用電極97bは、圧電素子33の
第2平面33bの両端部33cおよび33dから幅dだ
け僅かに内側に位置するようにそれぞれ形成されてい
る。
As shown in the side view of the vibration transducer 90 in FIG. 10, the acceleration detecting section 91 further includes first and second planes 33a and 33b formed on the piezoelectric element 33, respectively. Detection electrodes 95a and 95b
And first and second input electrodes 97a and 97b similarly formed on the first and second planes 33a and 33b of the piezoelectric element 33, respectively. The first and second detection electrodes 95a and 95b and the first and second input electrodes 97a and 97b are formed so as to be arranged in parallel with each other in a direction parallel to the polarization direction D3 of the piezoelectric element 33. Further, similarly to the first embodiment, the second detection electrode 95b and the second input electrode 97b are located slightly inside by a width d from both ends 33c and 33d of the second plane 33b of the piezoelectric element 33. Are formed respectively.

【0053】重り部101は、加速度検出部91の圧電
素子33の第1平面33aと略等しい形状および面積の
底面43aと、所定の質量と、を有する第1実施例の振
動変換器30と同じ重り43を有する。重り部101
は、加速度検出部31の第1検出用電極95aと略等し
い形状および面積を有する第1導通用電極105aと、
第1導通用電極105aの2つの対向する端部から一体
となって、重り43の両側面および上面にわたって延在
して形成される第2導通用電極105bと、を有する。
さらに重り部101は、加速度検出部31の第1入力用
電極97aと略等しい形状および面積を有する第3導通
用電極107aと、第3導通用電極107aの2つの対
向する端部から一体となって、重り43の両側面および
上面にわたって延在して形成される第4導通用電極10
7bと、を有する。重り部101の第1乃至第4導通用
電極105a、105b、107aおよび107bは、
メッキ又は蒸着などにより形成される。第2および第4
導通用電極105bおよび107bは、本実施例の形態
に限定されるものではなく、第1実施例の第2導通用電
極45bと同様に、第1および第3導通用電極105a
および107aから電気信号を入出力できれば良い。
The weight portion 101 is the same as the vibration transducer 30 of the first embodiment having a bottom surface 43a having substantially the same shape and area as the first flat surface 33a of the piezoelectric element 33 of the acceleration detecting portion 91 and a predetermined mass. It has a weight 43. Weight part 101
A first conduction electrode 105a having substantially the same shape and area as the first detection electrode 95a of the acceleration detection unit 31;
A second conduction electrode 105b formed integrally from two opposing ends of the first conduction electrode 105a and extending over both side surfaces and the upper surface of the weight 43;
Further, the weight portion 101 is formed integrally with a third conduction electrode 107a having substantially the same shape and area as the first input electrode 97a of the acceleration detection section 31 and two opposing ends of the third conduction electrode 107a. And the fourth conduction electrode 10 formed extending over both side surfaces and the upper surface of the weight 43.
7b. The first to fourth conduction electrodes 105a, 105b, 107a and 107b of the weight portion 101
It is formed by plating or vapor deposition. Second and fourth
The conduction electrodes 105b and 107b are not limited to the form of the present embodiment, and the first and third conduction electrodes 105a are similar to the second conduction electrode 45b of the first embodiment.
And 107a only need to be able to input and output electric signals.

【0054】このように構成された加速度センサによれ
ば、第1および第2検出用電極95aおよび95bと、
第1および第2入力用電極97aおよび97bからそれ
ぞれ構成される圧電素子の2つのコンデンサを独立して
形成することができる。第1および第2入力用電極97
aおよび97bを介して加速度検出部91に所定の電圧
を印加して圧電素子33を振動させ、振動によって発生
した電位を第1および第2検出用電極95aおよび95
bから取り出すことにより、加速度センサのレベル校正
や、センサ機能の良否の自己診断機能を実現することが
できる。
According to the acceleration sensor configured as described above, the first and second detection electrodes 95a and 95b,
The two capacitors of the piezoelectric element constituted by the first and second input electrodes 97a and 97b can be formed independently. First and second input electrodes 97
a and 97b to apply a predetermined voltage to the acceleration detecting section 91 to vibrate the piezoelectric element 33, and to generate a potential generated by the vibration to the first and second detection electrodes 95a and 95b.
By extracting the sensor from b, the level calibration of the acceleration sensor and the self-diagnosis function of the quality of the sensor function can be realized.

【0055】本実施例においても、第1実施例と同様
に、圧電素子材を水晶などの単結晶性圧電素子材から構
成してもよい。
In this embodiment, as in the first embodiment, the piezoelectric element material may be made of a single-crystal piezoelectric element material such as quartz.

【0056】このように第2実施例の加速度センサによ
れば、比較的簡単な構成で、自己診断機能を有する、よ
り信頼性の高い加速度センサを得ることができる。
As described above, according to the acceleration sensor of the second embodiment, it is possible to obtain a highly reliable acceleration sensor having a self-diagnosis function with a relatively simple configuration.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、加速度検出部の第1お
よび第2検出用電極が、加速度検出部の圧電素子材の分
極方向と平行する位置に配置されているため、分極方向
先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電極に及ぶのを低
減でき、安定した高性能な加速度センサが得られる。ま
た、構造が簡単であるので、量産性が高く、製造コスト
も低く抑えられる。
According to the present invention, the first and second detection electrodes of the acceleration detecting section are arranged at positions parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material of the acceleration detecting section. The adverse effect of pyroelectricity on the surface can be reduced from affecting the electrodes, and a stable and high-performance acceleration sensor can be obtained. In addition, since the structure is simple, mass productivity is high and the manufacturing cost can be kept low.

【0058】また、加速度検出部の第1および第2検出
用電極が、加速度検出部の圧電素子セラミックスなどの
圧電素子材の分極方向と平行する位置に配置すれば、分
極方向先端の表面に生じる焦電気の悪影響が電極に及ぶ
のを低減でき、安定した高性能な加速度センサを製造で
きる。また、構造が簡単であるので、作業が容易であ
り、量産性が高く、製造コストも低く抑えられる。
Further, if the first and second detection electrodes of the acceleration detecting section are arranged at positions parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material such as the piezoelectric element ceramics of the acceleration detection section, the first and second detection electrodes are formed on the surface of the tip in the polarization direction. The influence of the pyroelectricity on the electrodes can be reduced, and a stable, high-performance acceleration sensor can be manufactured. Further, since the structure is simple, the work is easy, the mass productivity is high, and the manufacturing cost can be kept low.

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

【図1】本発明に係る加速度センサの第1実施例の振動
変換器の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a vibration converter of a first embodiment of an acceleration sensor according to the present invention.

【図2】図1に示された加速度センサの振動変換器の底
面図である。
FIG. 2 is a bottom view of the vibration transducer of the acceleration sensor shown in FIG.

【図3】図1に示された加速度センサの振動変換器のプ
リント基板への取付例を示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing an example of mounting the vibration transducer of the acceleration sensor shown in FIG. 1 on a printed circuit board.

【図4】図1に示された振動変換器の製造工程で準備す
る圧電素子部材の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a piezoelectric element member prepared in a manufacturing process of the vibration transducer shown in FIG.

【図5】図1に示された振動変換器の製造工程で形成さ
れる圧電素子ブロックの斜視図である。
5 is a perspective view of a piezoelectric element block formed in a manufacturing process of the vibration transducer shown in FIG.

【図6】図1に示された振動変換器の製造工程で準備す
る重り部材の斜視図である。
6 is a perspective view of a weight member prepared in a manufacturing process of the vibration transducer shown in FIG.

【図7】図1に示された振動変換器の製造工程で形成さ
れる重りブロックの斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a weight block formed in a manufacturing process of the vibration transducer shown in FIG.

【図8】図1に示された振動変換器の製造工程で形成さ
れる加速度検出素子ブロックの斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of an acceleration detecting element block formed in a manufacturing process of the vibration transducer shown in FIG.

【図9】本発明に係る加速度センサの第2実施例の振動
変換器の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a vibration transducer according to a second embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.

【図10】図9に示された振動変換器の側面図である。FIG. 10 is a side view of the vibration transducer shown in FIG. 9;

【図11】従来の加速度センサの断面立面図である。FIG. 11 is a sectional elevation view of a conventional acceleration sensor.

【図12】従来の加速度センサの振動変換器の等価的結
線図である。
FIG. 12 is an equivalent connection diagram of a vibration converter of a conventional acceleration sensor.

【図13】一般的な加速度センサの周波数特性を説明す
るための図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating frequency characteristics of a general acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30、90 振動変換器(加速度検出素子) 31、91 加速度検出部 33 圧電素子 35a 第1検出用電極 35b 第2検出用電極 41、101 重り部 43 重り 45a 第1導通用電極(導通用電極) 45b 第2導通用電極 61 圧電素子部材 63 圧電素子ブロック 65a 第1検出用電極層 65b 第2検出用電極層 71 重り部材 73 重りブロック 75a 第1導通用電極層 75b 第2導通用電極層 81 加速度検出素子ブロック 95a 第1検出用電極 95b 第2検出用電極 97a 第1入力用電極 97b 第2入力用電極 105a 第1導通用電極(導通用電極) 105b 第2導通用電極 107a 第3導通用電極 107b 第4導通用電極 30, 90 Vibration transducer (acceleration detection element) 31, 91 Acceleration detection unit 33 Piezoelectric element 35a First detection electrode 35b Second detection electrode 41, 101 Weight unit 43 Weight 45a First conduction electrode (Conduction electrode) 45b Second conduction electrode 61 Piezoelectric element member 63 Piezoelectric element block 65a First detection electrode layer 65b Second detection electrode layer 71 Weight member 73 Weight block 75a First conduction electrode layer 75b Second conduction electrode layer 81 Acceleration Detection element block 95a First detection electrode 95b Second detection electrode 97a First input electrode 97b Second input electrode 105a First conduction electrode (conduction electrode) 105b Second conduction electrode 107a Third conduction electrode 107b 4th conduction electrode

フロントページの続き (72)発明者 中野 泰之 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 福田 徹 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Yasuyuki Nakano 4-3-1 Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Inside Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Tohru Fukuda 4-3-1 Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture No. 1 Matsushita Communication Industrial Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1検出用電極が形成された第1平面
と、この第1平面と反対側で、第2検出用電極が形成さ
れた第2平面と、を有するとともに、前記第1および第
2平面と実質的に平行な方向に分極している板状の圧電
素子材からなる加速度検出部と、 前記第1検出用電極の表面と略等しい形状および面積を
有する導通用電極が形成された、前記第1平面と略等し
い形状および面積を有する底面と、所定の質量と、を有
する重り部と、を備えるとともに、 この重り部の底面と前記第1平面が、対向するように配
置され、 前記導通用電極が、前記第1検出用電極に電気的に接続
され、前記第1および第2検出用電極間の電位差を検出
することを特徴とする加速度センサ。
A first plane on which a first detection electrode is formed; and a second plane on a side opposite to the first plane, on which a second detection electrode is formed. An acceleration detecting section made of a plate-like piezoelectric element material polarized in a direction substantially parallel to the second plane, and a conduction electrode having a shape and area substantially equal to the surface of the first detection electrode are formed. In addition, a bottom surface having a shape and area substantially equal to the first plane and a weight having a predetermined mass are provided, and the bottom surface of the weight and the first plane are arranged so as to face each other. An acceleration sensor, wherein the conduction electrode is electrically connected to the first detection electrode, and detects a potential difference between the first and second detection electrodes.
【請求項2】 前記第1検出用電極と、前記導通用電極
と、が導電性接着剤により接着されたことを特徴とする
請求項1に記載の加速度センサ。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the first detection electrode and the conduction electrode are bonded by a conductive adhesive.
【請求項3】 前記重り部が、前記圧電素子材と実質的
に同程度の線膨張係数を有することを特徴とする請求項
1または2の何れかに記載の加速度センサ。
3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the weight portion has a linear expansion coefficient substantially equal to that of the piezoelectric element material.
【請求項4】 第1平面と、この第1平面と反対側の第
2平面と、を有するとともに、前記第1および第2平面
に実質的に平行な方向に分極している短冊状の圧電素子
材を準備する第1の準備ステップと、 この第1準備ステップで準備された前記圧電素子材の前
記第1平面上に、第1検出用電極と、前記第2平面上に
第2検出用電極と、を形成する第1の電極形成ステップ
と、 前記第1平面と略等しい形状および面積を有する底面
と、所定の質量と、を有する重りを準備する第2の準備
ステップと、 前記第1の電極形成ステップで形成された前記第1検出
用電極の表面と略等しい形状および面積を有する導通用
電極を前記第2の準備ステップで準備された前記重りの
底面上に形成する第2の電極形成ステップと、 前記導通用電極と、前記第1検出用電極と、を導電性接
着剤により接着して加速度検出素子ブロックを形成する
ブロック形成ステップと、 前記ブロック形成ステップで形成された前記加速度検出
素子ブロックを、長さ方向に実質的に直交する面で切断
し、複数の加速度検出素子を形成する加速度検出素子形
成ステップと、を備えたことを特徴とする加速度センサ
の製造方法。
4. A strip-shaped piezoelectric element having a first plane and a second plane opposite to the first plane, and polarized in a direction substantially parallel to the first and second planes. A first preparation step of preparing an element material; a first detection electrode on the first plane of the piezoelectric element material prepared in the first preparation step; and a second detection electrode on the second plane. A first electrode forming step of forming an electrode; a second preparing step of preparing a weight having a shape and area substantially equal to the first plane and a predetermined mass; and A second electrode for forming a conducting electrode having a shape and an area substantially equal to the surface of the first detection electrode formed in the electrode forming step on the bottom surface of the weight prepared in the second preparing step Forming step, the conducting electrode, and the A detection electrode, and a block forming step of forming an acceleration detection element block by bonding with a conductive adhesive, and the acceleration detection element block formed in the block forming step being substantially orthogonal to the length direction. Forming a plurality of acceleration detecting elements by cutting at a plane. A method for manufacturing an acceleration sensor, comprising:
【請求項5】 前記第1の電極形成ステップが、前記第
1および第2検出用電極をメッキ又は蒸着により形成す
るステップを含むことを特徴とする請求項4に記載の加
速度センサの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the step of forming the first electrode includes the step of forming the first and second detection electrodes by plating or vapor deposition.
【請求項6】 前記第2の電極形成ステップが、前記導
通用電極をメッキ又は蒸着により形成するステップを含
むことを特徴とする請求項4または5に記載の加速度セ
ンサの製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the step of forming the second electrode includes the step of forming the conductive electrode by plating or vapor deposition.
【請求項7】 前記第2の準備ステップで準備される重
りが、前記第1の準備ステップで準備される圧電素子材
と実質的に同程度の線膨張係数を有することを特徴とす
る請求項4乃至6の何れかに記載の加速度センサの製造
方法。
7. The weight prepared in the second preparing step has a coefficient of linear expansion substantially equal to that of the piezoelectric element material prepared in the first preparing step. 7. A method for manufacturing the acceleration sensor according to any one of 4 to 6.
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