JP2001083175A - Acceleration sensor and its manufacturing method - Google Patents

Acceleration sensor and its manufacturing method

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JP2001083175A
JP2001083175A JP25975299A JP25975299A JP2001083175A JP 2001083175 A JP2001083175 A JP 2001083175A JP 25975299 A JP25975299 A JP 25975299A JP 25975299 A JP25975299 A JP 25975299A JP 2001083175 A JP2001083175 A JP 2001083175A
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JP
Japan
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piezoelectric element
element block
adhesive
electrode
acceleration sensor
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Withdrawn
Application number
JP25975299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Baba
啓之 馬場
Shogo Asano
勝吾 浅野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an acceleration sensor that has relatively simple structure, is inexpensive, and has high performance. SOLUTION: Two piezoelectric element materials 51a and 51b with specific length are glued each other so that the polarization directions are opposite, a piezoelectric element block body 51 with a first outer surface 55 in parallel with the polarization direction and a second outer surface 57 in parallel with the first outer surface 55 is formed, the piezoelectric element block body 51 is cut along the longitudinal direction in parallel with the first outer surface 55, a first inner surface 56 in parallel with the first outer surface 55 and a second inner surface 58 are formed, first and second electrodes 59 and 60 being separated along the longitudinal direction nearly at the center are provided on the first outer surface 55 and a third electrode is provided on the first inner surface 56, the area between the first inner surface 56 and the second inner surface 58 is buried with an adhesive 64, the piezoelectric element block body 51 is cut by a surface that is vertical to the longitudinal direction, and a waste part 65 is excluded, and a plurality of vibration conversion parts are formed.

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、車両等に用いられ、車両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 for 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保
持され、振動変換器10、プリント基板13および17
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. 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 is electrically connected to the support plate 11, and is electrically connected and held by resistance welding or the like. Vessel 10, printed circuit boards 13 and 17
And a case 18 for accommodating the same.

【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の等価的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1
9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。この電極5a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.
In the conventional acceleration sensor 1, the pair of piezoelectric elements 3 of the vibration transducer 10 are electrically connected to each other in parallel via electrodes 5a and 5b. The electrode 5a is electrically connected to an external oscillator 19, and the external oscillator 1
By applying a predetermined voltage from 9, the diaphragm 7 is vibrated. The electrode 5a 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値を有するが、共
振点f0より低い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f0近傍の振動出力を選択して使用する。
[0009] Figure 13 is an example of a frequency characteristic in a constant acceleration for vibration of the acceleration sensor, as shown in figure, in the vicinity of the resonance point f 0, it has a high Q value, a frequency lower than the resonance point f 0 The region shows flat characteristics. In general, the intended use of the acceleration sensor is used to select the oscillation output of the near zero flats or resonance point f.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
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 vibration plate 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との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, there is a problem that the sensitivity and characteristics tend to vary, and the temperature characteristics tend 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内の分極方向が電極5aおよび5bが設
けられている平面に垂直な方向なため、電極上に焦電電
圧が発生する。この焦電電圧による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、低周波領域で加速度センサ
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 direction of polarization in the piezoelectric element 3 is perpendicular to the plane on which the electrodes 5a and 5b are provided, a pyroelectric voltage is generated on the electrodes. In order to cancel the pyroelectric effect due to the pyroelectric voltage, the electrodes 5a and 5b are electrically connected in series or parallel, respectively, so that the polarization directions in the piezoelectric element 3 are reversed. Cannot be canceled, and in particular, when the acceleration sensor is used in a low frequency region, there is a problem that the operating point of the electric circuit is adversely affected.

【0013】さらに、従来の加速度センサ1において
は、前述した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、構造が複雑で製造
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, a plurality of piezoelectric elements are required to suppress the above-mentioned adverse effect of the pyroelectric effect. Therefore, the structure is complicated, the production is troublesome, and the cost is high. There was a problem of becoming.

【0014】そこで、本発明は、前述した問題点に鑑み
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。
The present invention has been made in view of the above-described 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、前述の課題を解決するために、加速度センサの製造
方法が、所定の長さを持つ接着面を含む直方体形状を有
し、接着面に垂直な方向に分極させた2つの圧電素子材
を準備するステップと、2つの圧電素子材を分極方向が
互いに逆方向となるようにして接着面で接着剤によって
互いに接着して、接着面に実質的に垂直で所定の長さを
持つ第1外部面と、この第1外部面に実質的に平行で第
1外部面の反対側に位置する第2外部面と、を有する圧
電素子ブロック体を形成する第1接着ステップと、圧電
素子ブロック体に、第1外部面と実質的に平行に長さ方
向に沿って切込みを入れ、第1外部面と実質的に平行な
第1内部面と、この第1内部面に実質的に平行な第2内
部面と、第1内部面と第2内部面とを支持する支持部
と、第1内部面と、第2内部面と、及び支持部とによっ
て形成される切込部とを、第1内部面と第1外部面との
間の厚さが第2内部面と第2外部面との間の厚さより薄
くなるように削成する切込みステップと、第1外部面
に、この第1外部面の略中央で長さ方向に沿って分離さ
れた第1及び第2電極と、第1内部面に第3電極を設け
る電極形成ステップと、第1内部面と第2内部面との間
の切込部を接着剤で埋める第2接着ステップと、圧電素
子ブロック体を、接着面の長さ方向に垂直な面で切断し
て複数の振動変換部と、支持部を含む廃棄部とを形成す
る切断ステップと、を備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing an acceleration sensor has a rectangular parallelepiped shape including an adhesive surface having a predetermined length. Preparing two piezoelectric element materials polarized in a direction perpendicular to the bonding surface, and bonding the two piezoelectric element materials to each other with an adhesive on the bonding surface such that the polarization directions are opposite to each other; A piezoelectric element having a first outer surface substantially perpendicular to the surface and having a predetermined length, and a second outer surface substantially parallel to the first outer surface and located on the opposite side of the first outer surface. A first bonding step of forming a block body, and a cut in the piezoelectric element block body along a length direction substantially parallel to the first outer surface, and a first inner portion substantially parallel to the first outer surface. A first inner surface substantially parallel to the first inner surface; a second inner surface substantially parallel to the first inner surface; The notch formed by the support portion supporting the second inner surface, the first inner surface, the second inner surface, and the support portion is formed between the first inner surface and the first outer surface. A cutting step for reducing the thickness of the first outer surface so that the thickness of the first outer surface is smaller than the thickness between the second inner surface and the second outer surface; Forming the third electrode on the first inner surface, forming the third electrode on the first inner surface, and filling the cutout between the first inner surface and the second inner surface with an adhesive. A bonding step, and a cutting step of cutting the piezoelectric element block along a plane perpendicular to the length direction of the bonding surface to form a plurality of vibration conversion units and a disposal unit including a support unit. And

【0016】第1電極及び第2電極は、前記電極形成ス
テップで、第1外部面に1つの電極を設けた後に、第1
外部面の略中央に長さ方向に沿って切込みを入れて溝を
形成することによって設けてもよい。
In the electrode forming step, the first electrode and the second electrode are provided with one electrode on the first outer surface.
The groove may be formed by making a cut along the length direction substantially at the center of the outer surface.

【0017】第2接着ステップで用いられる接着剤は導
電性であってもよい。
[0017] The adhesive used in the second bonding step may be conductive.

【0018】切断ステップで形成される廃棄部は、製造
工程において必要であるが、製品としては用いられな
い。
The waste part formed in the cutting step is necessary in the manufacturing process, but is not used as a product.

【0019】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有すものであり、圧電セラミック素子材や、水晶
等の単結晶性圧電素子材からなる。
The piezoelectric element material has a property of converting vibration into an electric signal, and is made of a piezoelectric ceramic element material or a single-crystal piezoelectric element material such as quartz.

【0020】この製法によれば、振動によって発生した
電気信号を取出す第1及び第2電極が、圧電素子材の分
極方向と平行であるため、焦電電圧による焦電効果の影
響を大幅に削減した安定した高性能な加速度センサを得
ることができる。
According to this manufacturing method, since the first and second electrodes for extracting the electric signal generated by the vibration are parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material, the influence of the pyroelectric effect due to the pyroelectric voltage is greatly reduced. It is possible to obtain a stable and high-performance acceleration sensor.

【0021】また、2つの圧電素子材が、分極方向が互
いに逆方向となるように接着されているため、焦電効果
を相殺することにより、焦電効果による悪影響をさらに
抑制することができ、出力感度を高めることができる。
Further, since the two piezoelectric element materials are bonded so that the polarization directions are opposite to each other, by canceling out the pyroelectric effect, it is possible to further suppress the adverse effect due to the pyroelectric effect. Output sensitivity can be increased.

【0022】さらに、構造が簡単であるので、製造が容
易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えられ
る。
Further, since the structure is simple, the production is easy, the mass productivity is high, and the production cost can be kept low.

【0023】請求項4に記載の発明は、前述の課題を解
決するために、請求項1乃至3の何れかに記載の加速度
センサの製造方法において、圧電素子ブロック体が、第
1及び第2外部面と実質的に垂直で、長さ方向に延在す
る2つの側面を有し、電極形成ステップにおいて、第2
内部面と第2外部面との間で2つの側面のそれぞれに第
4電極及び第5電極を設けることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an acceleration sensor according to any one of the first to third aspects, wherein the first and second piezoelectric element blocks are formed of a first and a second element. It has two side surfaces that are substantially perpendicular to the outer surface and extend in the longitudinal direction.
A fourth electrode and a fifth electrode are provided on each of two side surfaces between the inner surface and the second outer surface.

【0024】この製法によれば、第1乃至第3電極か
ら、電気的に独立した第4及び第5電極が形成されるた
め、第4及び第5電極間に形成されるコンデンサを用い
て、加速度センサに自己診断機能を持たせることができ
る。
According to this manufacturing method, since the electrically independent fourth and fifth electrodes are formed from the first to third electrodes, a capacitor formed between the fourth and fifth electrodes is used. The acceleration sensor can have a self-diagnosis function.

【0025】請求項5に記載の発明は、前述の課題を解
決するために、加速度センサが、所定の厚さと、この厚
さ方向に実質的に垂直な第1外部面と、この第1外部面
に実質的に平行な第1内部面と、第1外部面と第1内部
面に実質的に垂直な接着面と、を有し、第1外部面と第
1内部面に実質的に平行な方向に分極した2つの第1圧
電素子材と、この2つの第1圧電素子材を分極方向が互
いに逆方向となるようにして各接着面で接着する接着剤
と、を含む第1圧電素子ブロック体と、所定の厚さと、
この厚さ方向に実質的に垂直な第2外部面と、この第2
外部面に実質的に平行な第2内部面と、第2外部面と第
1内部面に実質的に垂直な接着面と、を有し、第2外部
面と第2内部面に実質的に平行な方向に分極した2つの
第2圧電素子材と、この2つの第2圧電素子材を分極方
向が互いに逆方向となるようにして各接着面で接着する
接着剤と、を含む第2圧電素子ブロック体と、第1外部
面上に、その略中央で長さ方向に沿って分離して設けら
れた第1及び第2電極と、第1内部面上に設けられた第
3電極と、第1圧電素子ブロック体の第1内部面と第2
圧電素子ブロック体の第2内部面とが、所定の間隔を有
する切込部を挟んで対向するように保持する保持手段
と、を備えた加速度センサであって、第1圧電素子ブロ
ック体の所定の厚さが第2圧電素子ブロック体の所定の
厚さよりも薄いことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the acceleration sensor has a predetermined thickness, a first outer surface substantially perpendicular to the thickness direction, and the first outer surface. A first inner surface substantially parallel to the surface, an adhesive surface substantially perpendicular to the first outer surface and the first inner surface, and substantially parallel to the first outer surface and the first inner surface. A first piezoelectric element comprising: two first piezoelectric element materials polarized in different directions; and an adhesive bonding the two first piezoelectric element materials to respective bonding surfaces such that the polarization directions are opposite to each other. Block body, predetermined thickness,
A second outer surface substantially perpendicular to the thickness direction;
A second inner surface substantially parallel to the outer surface, an adhesive surface substantially perpendicular to the second outer surface and the first inner surface, wherein the second outer surface and the second inner surface are substantially A second piezoelectric element including: two second piezoelectric element materials polarized in parallel directions; and an adhesive that bonds the two second piezoelectric element materials to respective bonding surfaces such that the polarization directions are opposite to each other. An element block body, first and second electrodes provided on the first outer surface and separated in the longitudinal direction at substantially the center thereof, and a third electrode provided on the first inner surface; A first inner surface of the first piezoelectric element block and a second inner surface;
Holding means for holding the piezoelectric element block body such that the second inner surface of the piezoelectric element block body is opposed to the piezoelectric element block body with a notch having a predetermined interval therebetween, wherein the predetermined position of the first piezoelectric element block body Is thinner than a predetermined thickness of the second piezoelectric element block.

【0026】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有すものであり、圧電セラミック素子材や、水晶
等の単結晶性圧電素子材からなる。
The piezoelectric element material has a characteristic of converting vibration into an electric signal, and is made of a piezoelectric ceramic element material or a single-crystal piezoelectric element material such as quartz.

【0027】この構成によれば、振動によって発生した
電気信号を取出す第1及び第2電極が、圧電素子材の分
極方向と平行であるため、焦電電圧が第1及び第2電極
面に発生せず、焦電電圧による焦電効果の影響を大幅に
削減することができる。
According to this configuration, since the first and second electrodes for extracting the electric signal generated by the vibration are parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material, a pyroelectric voltage is generated on the first and second electrode surfaces. Instead, the effect of the pyroelectric effect due to the pyroelectric voltage can be significantly reduced.

【0028】また、2つの第1圧電素子材が、分極方向
が互いに逆方向となるように接着されているため、焦電
効果を相殺することにより、焦電効果による悪影響をさ
らに抑制することができ、出力感度を高めることができ
る。
Further, since the two first piezoelectric element materials are bonded so that the polarization directions are opposite to each other, the adverse effect due to the pyroelectric effect can be further suppressed by canceling the pyroelectric effect. Output sensitivity can be increased.

【0029】さらに、構造が簡単であるので、製造が容
易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えられ
る。
Further, since the structure is simple, manufacturing is easy, mass productivity is high, and manufacturing cost is low.

【0030】請求項6に記載の発明は、前述の課題を解
決するために、請求項5に記載の加速度センサにおい
て、保持手段が、第1内部面と第2内部面との間の切込
部を埋めるように設けられた接着剤であることを特徴と
する。
According to a sixth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the acceleration sensor according to the fifth aspect, the holding means includes a notch between the first inner surface and the second inner surface. The adhesive is provided so as to fill the portion.

【0031】接着剤は、導電性であってもよい。[0031] The adhesive may be conductive.

【0032】この構成によれば、第2圧電素子ブロック
体の重りによる効果によって出力感度を高めることがで
きる。
According to this configuration, the output sensitivity can be increased by the effect of the weight of the second piezoelectric element block.

【0033】請求項8に記載の発明は、前述の課題を解
決するために、請求項5に記載の加速度センサにおい
て、保持手段が、第1圧電素子ブロック体と第2圧電素
子ブロック体と一体に形成された保持部であることを特
徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the acceleration sensor according to the fifth aspect, the holding means is integrated with the first piezoelectric element block and the second piezoelectric element block. Characterized in that it is a holding portion formed on the substrate.

【0034】この構成によれば、ねじれと音叉による効
果によって出力感度を高めることができる。
According to this configuration, the output sensitivity can be increased by the effect of the twist and the tuning fork.

【0035】請求項9に記載の発明は、前述の課題を解
決するために、請求項5乃至8の何れかに記載の加速度
センサにおいて、第2圧電素子ブロック体が、第2外部
面及び第2内部面に実質的に垂直で、各第2圧電素子材
の分極方向に実質的に垂直な2つの側面を有し、2つの
側面上に設けられた第4及び第5電極と、をさらに備え
ることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the acceleration sensor according to any one of the fifth to eighth aspects, the second piezoelectric element block is formed of a second outer surface and a second outer surface. A fourth electrode and a fourth electrode provided on the two side surfaces, the two side surfaces being substantially perpendicular to the inner surface and substantially perpendicular to the polarization direction of each second piezoelectric element material. It is characterized by having.

【0036】この構成によれば、第1乃至第3電極か
ら、電気的に独立した第4及び第5電極が形成されるた
め、第4及び第5電極間に形成されるコンデンサを用い
て、加速度センサに自己診断機能を持たせることができ
る。
According to this configuration, since the electrically independent fourth and fifth electrodes are formed from the first to third electrodes, a capacitor formed between the fourth and fifth electrodes can be used. The acceleration sensor can have a self-diagnosis function.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】本発明に係る加速度センサは、所
定の厚さと、この厚さ方向に実質的に垂直な第1外部面
と、この第1外部面に実質的に平行な第1内部面と、第
1外部面と第1内部面に実質的に垂直な接着面と、を有
し、第1外部面と第1内部面に実質的に平行な方向に分
極した2つの第1圧電素子材と、この2つの第1圧電素
子材を分極方向が互いに逆方向となるようにして各接着
面で接着する接着剤と、を含む第1圧電素子ブロック体
と、所定の厚さと、この厚さ方向に実質的に垂直な第2
外部面と、この第2外部面に実質的に平行な第2内部面
と、第2外部面と第1内部面に実質的に垂直な接着面
と、を有し、第2外部面と第2内部面に実質的に平行な
方向に分極した2つの第2圧電素子材と、この2つの第
2圧電素子材を分極方向が互いに逆方向となるようにし
て各接着面で接着する接着剤と、を含む第2圧電素子ブ
ロック体と、第1外部面上に、その略中央で長さ方向に
沿って分離して設けられた第1及び第2電極と、第1内
部面上に設けられた第3電極と、第1圧電素子ブロック
体の第1内部面と第2圧電素子ブロック体の第2内部面
とが、所定の間隔を有する切込部を挟んで対向するよう
に保持する保持手段と、を備えた加速度センサであっ
て、第1圧電素子ブロック体の所定の厚さが第2圧電素
子ブロック体の所定の厚さよりも薄いことを特徴とす
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An acceleration sensor according to the present invention has a predetermined thickness, a first outer surface substantially perpendicular to the thickness direction, and a first inner surface substantially parallel to the first outer surface. Two first piezoelectric elements having a first surface and an adhesive surface substantially perpendicular to the first outer surface and the first inner surface, and polarized in a direction substantially parallel to the first outer surface and the first inner surface. A first piezoelectric element block body including an element material and an adhesive for bonding the two first piezoelectric element materials at respective bonding surfaces such that the polarization directions are opposite to each other; A second substantially perpendicular to the thickness direction;
An outer surface, a second inner surface substantially parallel to the second outer surface, and an adhesive surface substantially perpendicular to the second outer surface and the first inner surface; (2) Two second piezoelectric element materials polarized in a direction substantially parallel to the inner surface, and an adhesive for bonding the two second piezoelectric element materials at respective bonding surfaces such that the polarization directions are opposite to each other. And a second piezoelectric element block including: a first and second electrode provided on the first outer surface, substantially at the center thereof and separated along the length direction, and provided on the first inner surface. The third electrode, the first internal surface of the first piezoelectric element block, and the second internal surface of the second piezoelectric element block are held so as to face each other with a cut portion having a predetermined interval therebetween. Holding means, wherein a predetermined thickness of the first piezoelectric element block is a predetermined thickness of the second piezoelectric element block. Thinner characterized than is.

【0038】圧電素子材は、振動を電気信号に変換する
特性を有すものであり、圧電セラミック素子材や、水晶
等の単結晶性圧電素子材からなる。
The piezoelectric element material has a property of converting vibration into an electric signal, and is made of a piezoelectric ceramic element material or a single-crystal piezoelectric element material such as quartz.

【0039】さらに、本発明に係る加速度センサの製造
方法は、所定の長さを持つ接着面を含む直方体形状を有
し、接着面に垂直な方向に分極させた2つの圧電素子材
を準備するステップと、2つの圧電素子材を分極方向が
互いに逆方向となるようにして接着面で接着剤によって
互いに接着して、接着面に実質的に垂直で所定の長さを
持つ第1外部面と、この第1外部面に実質的に平行で第
1外部面の反対側に位置する第2外部面と、を有する圧
電素子ブロック体を形成する第1接着ステップと、圧電
素子ブロック体に、第1外部面と実質的に平行に長さ方
向に沿って切込みを入れ、第1外部面と実質的に平行な
第1内部面と、この第1内部面に実質的に平行な第2内
部面と、第1内部面と第2内部面とを支持する支持部
と、第1内部面と、第2内部面と、及び支持部とによっ
て形成される切込部とを、第1内部面と第1外部面との
間の厚さが第2内部面と第2外部面との間の厚さより薄
くなるように削成する切込みステップと、第1外部面
に、この第1外部面の略中央で長さ方向に沿って分離さ
れた第1及び第2電極と、第1内部面に第3電極を設け
る電極形成ステップと、第1内部面と第2内部面との間
の切込部を接着剤で埋める第2接着ステップと、圧電素
子ブロック体を、接着面の長さ方向に垂直な面で切断し
て複数の振動変換部と、支持部を含む廃棄部とを形成す
る切断ステップとを備えている。
Further, in the method of manufacturing an acceleration sensor according to the present invention, two piezoelectric element materials having a rectangular parallelepiped shape including a bonding surface having a predetermined length and polarized in a direction perpendicular to the bonding surface are prepared. A step, a first outer surface having a predetermined length substantially perpendicular to the bonding surface, wherein the two piezoelectric element materials are bonded to each other with an adhesive on the bonding surface such that the polarization directions are opposite to each other; A first bonding step of forming a piezoelectric element block having a second external surface substantially parallel to the first external surface and opposite to the first external surface; A cut is made along the length substantially parallel to the first outer surface, a first inner surface substantially parallel to the first outer surface, and a second inner surface substantially parallel to the first inner surface. A support for supporting the first inner surface and the second inner surface; a first inner surface; (2) The notch formed by the inner surface and the support portion is formed such that the thickness between the first inner surface and the first outer surface is greater than the thickness between the second inner surface and the second outer surface. A cutting step of shaving to be thin; a first and a second electrode separated along a length direction substantially at the center of the first outer surface; and a third and a third electrode formed on the first inner surface. An electrode forming step of providing electrodes; a second bonding step of filling a cut portion between the first inner surface and the second inner surface with an adhesive; and a piezoelectric element block perpendicular to the length direction of the bonding surface. A cutting step of forming a plurality of vibration conversion units by cutting the surface and a disposal unit including a support unit;

【0040】以下に図面に基づいて、本発明の詳細な説
明を示すが、本発明は以下の実施例により限定されるも
のではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.

【0041】[0041]

【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。同図において、
振動変換部30は、2つの第1圧電素子材31a及び3
1bがその接着面32で接着剤によって接着された第1
圧電素子ブロック体31と、2つの第2圧電素子材33
a及び33bがその接着面34で接着剤によって接着さ
れた第2圧電素子ブロック体33とから構成されてい
る。ここで用いられる接着剤は、導電性であってもよ
い。第1圧電素子ブロック体31は、所定の厚さと、そ
の厚さ方向に実質的に垂直な第1外部面35と、その第
1外部面35に実質的に平行な第1内部面36とを有し
ている。第2圧電素子ブロック体33は、所定の厚さ
と、その厚さ方向に実質的に垂直な第2外部面37と、
その第2外部面37に実質的に平行な第2内部面38と
を有している。第1圧電素子ブロック体31の厚さは、
第2圧電素子ブロック体33の厚さよりも薄い。
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a vibration converter of an acceleration sensor according to the present invention. In the figure,
The vibration conversion unit 30 includes two first piezoelectric element materials 31a and 3
1b is bonded at its bonding surface 32 by an adhesive.
Piezoelectric element block body 31 and two second piezoelectric element materials 33
a and 33b are constituted by a second piezoelectric element block 33 bonded at its bonding surface 34 by an adhesive. The adhesive used here may be conductive. The first piezoelectric element block body 31 has a predetermined thickness, a first outer surface 35 substantially perpendicular to the thickness direction, and a first inner surface 36 substantially parallel to the first outer surface 35. Have. The second piezoelectric element block 33 has a predetermined thickness, a second outer surface 37 substantially perpendicular to the thickness direction,
A second inner surface 38 substantially parallel to the second outer surface 37. The thickness of the first piezoelectric element block body 31 is
The thickness is smaller than the thickness of the second piezoelectric element block 33.

【0042】第1圧電素子ブロック体31及び第2圧電
素子ブロック体33は、セラミックスなどの圧電素子
材、又は水晶等の単結晶圧電素子材によって形成されて
いる。セラミックスなどの圧電素子材によって形成され
た第1圧電素子ブロック体31及び第2圧電素子ブロッ
ク体33は、図1の矢印D3〜D6で示したように、第
1外部面35及び第1内部面36、第2外部面37及び
第2内部面38に対して実質的に平行な方向に分極され
ている。第1圧電素子ブロック体31及び第2圧電素子
ブロック体33を構成する2つの第1圧電素子材31a
及び31b及び2つの第2圧電素子材33a及び33b
の分極方向が互いに異なる方向に分極されている。各2
つの圧電素子材の分極方向が互いに異なるのであれば、
図に示した方向とはそれぞれ逆に分極されていてもよ
い。第1圧電素子ブロック体31及び第2圧電素子ブロ
ック体33が、水晶などの単結晶圧電素子材からなる場
合には、第1外部面35及び第1内部面36、第2外部
面37及び第2内部面38に対して実質的に平行な方向
に電気軸を有する。
The first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 are formed of a piezoelectric element such as ceramics or a single crystal piezoelectric element such as quartz. As shown by arrows D3 to D6 in FIG. 1, the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 formed of a piezoelectric element material such as ceramics have a first outer surface 35 and a first inner surface. 36, the second outer surface 37 and the second inner surface 38 are polarized in a direction substantially parallel to them. Two first piezoelectric element materials 31a forming the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33
And 31b and two second piezoelectric element materials 33a and 33b
Are polarized in different directions. Each 2
If the two piezoelectric elements have different polarization directions,
The polarities may be reversed in the directions shown in the figure. When the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 are made of a single-crystal piezoelectric element material such as quartz, the first outer surface 35 and the first inner surface 36, the second outer surface 37, and the second 2 has an electrical axis in a direction substantially parallel to the inner surface 38.

【0043】第1圧電素子ブロック体31の第1外部面
35上には、2つの第1圧電素子材31a及び31bの
接着面32に沿って、その略中央で分離した第1電極3
9及び第2電極40が設けられ、第1内部面36上には
全面的に第3電極41が設けられている。本実施例にお
いて、第1〜第3電極39〜41はメッキ又は蒸着によ
って形成される。本実施例では、第1及び第2電極39
及び40を分離するように、第1圧電素子ブロック体3
1の第1外部面35の略中央に2つの第1圧電素子材3
1a及び31bの接着面32に沿って溝42が形成され
ているが、第1及び第2電極39及び40が分離されて
いれば、溝が設けられていなくてもよい。
On the first outer surface 35 of the first piezoelectric element block 31, along the bonding surface 32 of the two first piezoelectric element materials 31a and 31b, the first electrode 3 separated substantially at the center thereof.
9 and a second electrode 40 are provided, and a third electrode 41 is provided entirely on the first inner surface 36. In this embodiment, the first to third electrodes 39 to 41 are formed by plating or vapor deposition. In the present embodiment, the first and second electrodes 39
And the first piezoelectric element block 3
The two first piezoelectric element materials 3 are provided substantially at the center of the first outer surface 35.
Although the groove 42 is formed along the bonding surface 32 of 1a and 31b, the groove may not be provided as long as the first and second electrodes 39 and 40 are separated.

【0044】本実施例における第2圧電素子ブロック体
33の第2内部面38上にも全面的に電極43が形成さ
れている。この電極43は、後述する加速度センサの製
造工程上設けられるものであり、実際には不要である。
The electrode 43 is also formed on the entire surface of the second inner surface 38 of the second piezoelectric element block 33 in this embodiment. The electrode 43 is provided in a manufacturing process of an acceleration sensor described later, and is not actually required.

【0045】第1圧電素子ブロック体31と第2圧電素
子ブロック体33とは、それぞれその第1内部面36及
び第2内部面38が対向するように接着剤44で接着さ
れている。第3電極41は、上述したようなメッキ等に
よる形成のほか、第1圧電素子ブロック体31と第2圧
電素子ブロック体33との接着を導電性接着剤で行うこ
とによって形成してもよい。
The first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 are bonded with an adhesive 44 such that the first inner surface 36 and the second inner surface 38 face each other. The third electrode 41 may be formed by bonding the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 with a conductive adhesive, in addition to the above-described plating or the like.

【0046】このようにして構成された第1及び第3電
極39及び41間と、第2及び第3電極40及び41間
とに、それぞれコンデンサが形成されている。第1圧電
素子ブロック体31に設けられた第1及び第2電極39
及び40は、図示していないが出力端子に接続され、第
1圧電素子ブロック体31にかかる加速度は、第1及び
第2電極39及び40から電気信号として取出される。
第1圧電素子ブロック体31は加速度を検出する検出部
として働くが、電気信号の検出は、第1圧電素子ブロッ
ク体31を形成する圧電素子材の分極方向と平行する面
から検出しているので、焦電効果による影響がほとんど
ない、正確な値を検出することができる。
Capacitors are formed between the first and third electrodes 39 and 41 and between the second and third electrodes 40 and 41, respectively. First and second electrodes 39 provided on the first piezoelectric element block body 31
And 40 are connected to an output terminal (not shown), and the acceleration applied to the first piezoelectric element block 31 is extracted as electric signals from the first and second electrodes 39 and 40.
The first piezoelectric element block 31 functions as a detection unit for detecting acceleration, but the electric signal is detected from a plane parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material forming the first piezoelectric element block 31. An accurate value hardly affected by the pyroelectric effect can be detected.

【0047】第2圧電素子ブロック体33は第1圧電素
子ブロック体31よりも厚く、第1圧電素子ブロック体
31の上に配置されており、第1圧電素子ブロック体3
1から加速度を効率よく検出するための重りの役割を果
たす。重りの質量を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
るためには、重りとして働く第2圧電素子ブロック体3
3の質量mを大きくすればよい。ここで、第2圧電素子
ブロック体33は、セラミックス等の圧電素子材によっ
て形成されているが、セラミックス等の圧電素子材は密
度が高いため有効である。
The second piezoelectric element block 33 is thicker than the first piezoelectric element block 31 and is disposed on the first piezoelectric element block 31.
1 serves as a weight for efficiently detecting acceleration. Assuming that the mass of the weight is m and the acceleration applied to the acceleration sensor is G, a force of F = mG acts on the acceleration sensor. Therefore, in order to increase the acceleration detection sensitivity of the acceleration sensor, the second piezoelectric element block 3 acting as a weight is required.
3 may be increased. Here, the second piezoelectric element block 33 is formed of a piezoelectric element material such as ceramics, but the piezoelectric element material such as ceramics is effective because of its high density.

【0048】加速度は、重りの力を利用し、第1圧電素
子ブロック体31の滑り効果による起電力を検出するこ
とによって検出される。ここでは、第3電極41を介し
て、第1及び第3電極39及び41間と、第2及び第3
電極40及び41間と、に形成された2つのコンデンサ
が直列に接続されていることになる。
The acceleration is detected by utilizing the force of the weight and detecting the electromotive force caused by the sliding effect of the first piezoelectric element block 31. Here, between the first and third electrodes 39 and 41 and the second and third electrodes 39 and 41 via the third electrode 41.
Two capacitors formed between the electrodes 40 and 41 are connected in series.

【0049】また、本実施例では、図1のD3〜D6で
示したように、第1圧電素子ブロック体31及び第2圧
電素子ブロック体33を構成する2つの第1圧電素子材
31a及び31b及び2つの第2圧電素子材33a及び
33bの分極方向が互いに異なる方向に分極されている
が、各2つの圧電素子材の分極方向は、互いに同一方向
であってもよい。ここでは、第3電極41からも電気信
号を取出すようにする。その場合、第1及び第3電極3
9及び41間と、第2及び第3電極40及び41間とに
それぞれ形成された2つのコンデンサが並列に接続され
ていることになる。
In this embodiment, as shown by D3 to D6 in FIG. 1, two first piezoelectric element members 31a and 31b constituting the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 are provided. Although the polarization directions of the two second piezoelectric element materials 33a and 33b are polarized in different directions, the polarization directions of the two piezoelectric element materials may be the same as each other. Here, an electric signal is also taken out from the third electrode 41. In that case, the first and third electrodes 3
That is, two capacitors formed between 9 and 41 and between the second and third electrodes 40 and 41 are connected in parallel.

【0050】第1圧電素子ブロック体31及び第2圧電
素子ブロック体33を構成する2つの第1圧電素子材3
1a及び31bと、2つの第2圧電素子材33a及び3
3bの接着面32及び34とが、それぞれ導電性接着剤
によって接着されている場合は、接着面32及び34に
はそれぞれ電極47及び48が設けられていることにな
る。接着面32に設けられた電極47を介して、例えば
第3電極からの電気信号を取出してもよい。また、第1
圧電素子ブロック体の第3電極を導電性接着剤で形成し
た場合、接着面34に設けられた電極48を介して第3
電極からの電気信号を取出してもよい。さらに、各圧電
素子材を接着した後に、これらの電極47及び48を用
いて圧電素子ブロック体の分極を行うこともできる。
The two first piezoelectric element materials 3 forming the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33
1a and 31b and two second piezoelectric element materials 33a and 3
When the bonding surfaces 32 and 34 of 3b are bonded with a conductive adhesive, respectively, the bonding surfaces 32 and 34 are provided with electrodes 47 and 48, respectively. For example, an electric signal from the third electrode may be extracted via the electrode 47 provided on the bonding surface 32. Also, the first
When the third electrode of the piezoelectric element block is formed of a conductive adhesive, the third electrode is formed via the electrode 48 provided on the bonding surface 34.
An electrical signal from the electrode may be extracted. Further, after bonding the respective piezoelectric element materials, the electrodes 47 and 48 can be used to polarize the piezoelectric element block.

【0051】次に、このように構成された振動変換部3
0を備える加速度センサの製造方法について述べる。
Next, the vibration conversion unit 3 thus configured
A method for manufacturing an acceleration sensor having 0 is described.

【0052】図2に示したように、まず、所定の長さL
を持つ接着面52を含む直方体形状を有し、接着面52
に垂直な方向に分極させた2つの圧電素子材51a及び
51bを準備し、その圧電素子材51a及び51bを、
接着面52で接着剤によって、分極方向が図2のD7及
びD8に示したように、互いに逆方向となるように接着
して、第1外部面55及び第2外部面57を有する圧電
素子ブロック体51を形成する。ここで用いられる接着
剤は導電性であってもよい。
As shown in FIG. 2, first, a predetermined length L
Having a rectangular parallelepiped shape including an adhesive surface 52 having
Two piezoelectric element materials 51a and 51b polarized in a direction perpendicular to are prepared, and the piezoelectric element materials 51a and 51b are
A piezoelectric element block having a first outer surface 55 and a second outer surface 57 is bonded by an adhesive on the bonding surface 52 so that the polarization directions are opposite to each other as shown in D7 and D8 in FIG. The body 51 is formed. The adhesive used here may be conductive.

【0053】2つの圧電素子材51a及び51bは、接
着面52で導電性接着剤によって固定した後、接着面5
2に形成された電極を用いて、公知の方法で、図2のD
7及びD8に示したように、互いに逆方向となるように
分極させてもよい。
After the two piezoelectric element members 51a and 51b are fixed on the bonding surface 52 with a conductive adhesive,
2 by a known method using the electrode formed in FIG.
As shown in 7 and D8, they may be polarized so that they are in opposite directions.

【0054】接着した圧電素子ブロック体51を、図3
に示したように、第1外部面55に対して平行に、破線
で示した部分を長さ方向に沿って、切込みを入れ、第1
外部面55及び第2外部面57に実質的に平行な第1内
部面56及び第2内部面58とを形成する。このとき、
圧電素子ブロック体51が、第1内部面56と第2内部
面58とが所定の間隔を有する切込部を挟んで対向する
ように支持する支持部69を持つように、一部を残して
切込を入れる。第2外部面57と第2内部面58との間
の厚さは、第2内部面58と第1内部面56との間の厚
さ、及び第1外部面55と第1内部面56との間の間隔
に比べて厚く形成されている。
The bonded piezoelectric element block body 51 is
As shown in (1), a portion shown by a broken line is cut along the length direction in parallel with the first outer surface 55, and the first outer surface 55 is cut.
A first inner surface 56 and a second inner surface 58 substantially parallel to the outer surface 55 and the second outer surface 57 are formed. At this time,
A part of the piezoelectric element block body 51 is left so that the piezoelectric element block body 51 has a support portion 69 that supports the first internal surface 56 and the second internal surface 58 so as to face each other across a cut portion having a predetermined interval. Make a cut. The thickness between the second outer surface 57 and the second inner surface 58 is the thickness between the second inner surface 58 and the first inner surface 56, and the thickness between the first outer surface 55 and the first inner surface 56. It is formed thicker than the space between them.

【0055】次に、図4に示したように、メッキ処理に
よって第1外部面55、第1内部面56及び第2内部面
58に電極を設ける。このメッキ処理過程において、第
1外部面55、第1内部面56及び第2内部面58以外
の面にも電極が形成されるが、不要な電極は研磨等によ
って除去する。
Next, as shown in FIG. 4, electrodes are provided on the first outer surface 55, the first inner surface 56, and the second inner surface 58 by plating. In this plating process, electrodes are formed on surfaces other than the first outer surface 55, the first inner surface 56, and the second inner surface 58, but unnecessary electrodes are removed by polishing or the like.

【0056】また、第1内部面56及び第2内部面58
の間の切込部に接着剤64などを注入して埋める。この
接着剤は導電性接着剤であってもよい。
The first inner surface 56 and the second inner surface 58
An adhesive 64 or the like is injected into the cut portion between the holes to fill the cut portion. This adhesive may be a conductive adhesive.

【0057】図5に示したように、第1外部面55上に
設けられた電極に、圧電素子ブロック体の接着面に沿う
ように、溝62を形成し、第1外部面55上の電極を長
さ方向に2つに分離し、第1電極59及び第2電極60
を形成する。なお、ここでは溝62を形成しているが、
第1電極59及び第2電極60を、それぞれメッキ等に
よって個別に形成してもよい。
As shown in FIG. 5, a groove 62 is formed in the electrode provided on the first outer surface 55 so as to extend along the bonding surface of the piezoelectric element block body. Is divided into two in the length direction, and the first electrode 59 and the second electrode 60
To form Although the groove 62 is formed here,
The first electrode 59 and the second electrode 60 may be individually formed by plating or the like.

【0058】このようにして電極が形成された圧電素子
ブロック体51を、図6の破線で示したように、接着面
52の長さ方向に垂直な面で切断して振動変換部を形成
する。ここで、図6の一番左に位置し、支持部69を含
む部分65は廃棄部であり、製造工程において必要であ
るが、製品としては用いられない。
The piezoelectric element block 51 on which the electrodes are formed as described above is cut along a plane perpendicular to the length direction of the bonding surface 52 as shown by a broken line in FIG. . Here, the part 65 including the support part 69, which is located on the leftmost side in FIG.

【0059】以上、図2〜6に基づいて振動変換部の製
造方法について述べてきたが、図7に示したように、2
列以上分の圧電素子材を用いて製造してもよい。この場
合、さらに量産性を高くすることができる。
Although the method of manufacturing the vibration conversion section has been described with reference to FIGS. 2 to 6, as shown in FIG.
It may be manufactured using the piezoelectric element materials for the rows or more. In this case, mass productivity can be further improved.

【0060】また、メッキ処理時に第1及び第2外部面
55及び57と垂直で、長さ方向に延在する2つの側面
のそれぞれに、第2外部面57に近い側に長さ方向に沿
って金属を形成しておけば、図8に示したように第4及
び第5電極45及び46を有する振動変換部が製造され
る。第4及び第5電極45及び46は他の電極とは電気
的に独立している。
Further, at the time of the plating process, two side surfaces which are perpendicular to the first and second outer surfaces 55 and 57 and extend in the longitudinal direction are respectively provided on the side closer to the second outer surface 57 along the longitudinal direction. If the metal is formed by the above process, a vibration conversion unit having the fourth and fifth electrodes 45 and 46 is manufactured as shown in FIG. The fourth and fifth electrodes 45 and 46 are electrically independent of the other electrodes.

【0061】この第4及び第5電極45及び46に出力
端子を設置し、図示していない外部発振器から印加され
た電圧を入力して、振動変換部に振動を与え、その振動
によって発生した電位を第1及び第2電極39及び40
から出力することによって加速度センサに自己診断機能
を与えることができる。
Output terminals are installed on the fourth and fifth electrodes 45 and 46, and a voltage applied from an external oscillator (not shown) is input to apply vibration to the vibration conversion unit, and a potential generated by the vibration is generated. To the first and second electrodes 39 and 40
, A self-diagnosis function can be given to the acceleration sensor.

【0062】振動変換部30は、第1及び第2電極39
及び40を、図示していない出力端子を介して、プリン
ト基板等に導電性接着剤、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電気信号を取出し、
従来例と同様に、加速度センサを構成する。
The vibration conversion unit 30 includes the first and second electrodes 39
And 40 are electrically connected to a printed circuit board or the like via a not-shown output terminal by a conductive adhesive, soldering, wire bonding, or the like to take out an electric signal,
An acceleration sensor is configured as in the conventional example.

【0063】[0063]

【第2実施例】図9は、本発明に係る加速度センサの振
動変換部の第2実施例の斜視図である。同図において、
図1及び図8と同一の構成要素は同一の符号を付してい
る。
FIG. 9 is a perspective view of a second embodiment of the vibration converter of the acceleration sensor according to the present invention. In the figure,
1 and 8 are denoted by the same reference numerals.

【0064】振動変換部70が振動変換部30と異なる
点は、第1圧電素子ブロック体31と第2圧電素子ブロ
ック体33との間の切込みが第1内部面36及び第2内
部面38の全体に渡って入れられていない点である。振
動変換部は保持部71を有しており、コの字状の断面を
有している。
The difference between the vibration converting section 70 and the vibration converting section 30 is that the cut between the first piezoelectric element block 31 and the second piezoelectric element block 33 is formed in the first internal surface 36 and the second internal surface 38. It is not included in the whole. The vibration conversion section has a holding section 71 and has a U-shaped cross section.

【0065】第1内部面及び第2内部面との間の切込部
には、図9に示したように接着剤等44が埋められて固
定されていてもよく、図10に示したように接着剤によ
って固定しなくてもよい。第1内部面と第2内部面との
間を接着剤によって固定しない場合は、第2圧電素子ブ
ロック体の重りの効果の減少による感度の劣化が考えら
れるが、所定の重量を持つ第2圧電素子ブロック体が保
持部71に支えられるコの字状であるため、ねじれと音
叉による効果によって感度劣化を防ぐことができる。
An adhesive or the like 44 may be embedded and fixed in the cut portion between the first inner surface and the second inner surface as shown in FIG. 9, as shown in FIG. Need not be fixed with an adhesive. If the first internal surface and the second internal surface are not fixed by an adhesive, the sensitivity may be degraded due to a decrease in the weight effect of the second piezoelectric element block. Since the element block has a U-shape supported by the holding portion 71, the sensitivity can be prevented from deteriorating due to the effect of the torsion and the tuning fork.

【0066】このような構成によって、接着剤44によ
る固定が不要となるため、さらに製造が容易になり、量
産に適す。
With such a configuration, since the fixing with the adhesive 44 becomes unnecessary, the production is further facilitated, and it is suitable for mass production.

【0067】また、本実施例の振動変換部70は、保持
部71を有しているため、加工時の構造強度が高まり、
製造が容易となる。
Further, since the vibration conversion section 70 of this embodiment has the holding section 71, the structural strength at the time of processing is increased,
Manufacturing becomes easy.

【0068】図9及び図10に示した振動変換部は第4
及び第5電極45及び46を有しているため、自己診断
機能を持っているが、これらの第4及び第5電極45及
び46は必要に応じて設置すればよく、設置しなくても
よい。
The vibration conversion unit shown in FIGS.
And the fifth and fourth electrodes 45 and 46 have a self-diagnosis function. However, these fourth and fifth electrodes 45 and 46 may be provided as needed, and may not be provided. .

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明に係る加速度センサの製造方法に
よれば、振動によって発生した電気信号を取出す第1及
び第2電極が、圧電素子材の分極方向と平行であるた
め、焦電電圧が第1及び第2電極面に発生せず、焦電電
圧による焦電効果の影響を大幅に削減した安定した高性
能な加速度センサを得ることができる。また、2つの圧
電素子材が、分極方向が互いに逆方向となるように接着
されているため、焦電効果を相殺することにより、焦電
効果による悪影響をさらに抑制することができ、出力感
度を高めることができる。
According to the method of manufacturing the acceleration sensor according to the present invention, the first and second electrodes for extracting the electric signal generated by the vibration are parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material. It is possible to obtain a stable and high-performance acceleration sensor that does not occur on the first and second electrode surfaces and greatly reduces the influence of the pyroelectric effect due to the pyroelectric voltage. Further, since the two piezoelectric element materials are bonded so that the polarization directions are opposite to each other, by canceling the pyroelectric effect, the adverse effect of the pyroelectric effect can be further suppressed, and the output sensitivity can be reduced. Can be enhanced.

【0070】さらに、構造が簡単であるので、製造が容
易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えられ
る。
Further, since the structure is simple, the production is easy, the mass productivity is high, and the production cost is kept low.

【0071】本発明に係る加速度センサによれば、振動
によって発生した電気信号を取出す第1及び第2電極
が、圧電素子材の分極方向と平行であるため、焦電電圧
が第1及び第2電極面に発生せず、焦電電圧による焦電
効果の影響を大幅に削減することができる。また、2つ
の第1圧電素子材が、分極方向が互いに逆方向となるよ
うに接着されているため、焦電効果を相殺することによ
り、焦電効果による悪影響をさらに抑制することがで
き、出力感度を高めることができる。
According to the acceleration sensor of the present invention, since the first and second electrodes for extracting the electric signal generated by the vibration are parallel to the polarization direction of the piezoelectric element material, the pyroelectric voltage is reduced to the first and the second. It does not occur on the electrode surface and the effect of the pyroelectric effect due to the pyroelectric voltage can be greatly reduced. In addition, since the two first piezoelectric element materials are bonded so that the polarization directions are opposite to each other, by canceling the pyroelectric effect, it is possible to further suppress the adverse effect due to the pyroelectric effect, Sensitivity can be increased.

【0072】さらに、構造が簡単であるので、製造が容
易であり、量産性が高く、製造コストも低く抑えられ
る。
Furthermore, since the structure is simple, the production is easy, the mass productivity is high, and the production cost is 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実施例の斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of an acceleration sensor according to the present invention.

【図2】図1に示した加速度センサを製造する第1接着
ステップにおいて形成される圧電素子ブロック体の斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view of a piezoelectric element block formed in a first bonding step of manufacturing the acceleration sensor shown in FIG.

【図3】図1に示した加速度センサを製造する切込みス
テップにおいて用いられる圧電素子ブロック体の斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view of a piezoelectric element block used in a cutting step for manufacturing the acceleration sensor shown in FIG. 1;

【図4】図1に示した加速度センサを製造する電極形成
ステップにおいて用いられる圧電素子ブロック体の斜視
図である。
FIG. 4 is a perspective view of a piezoelectric element block used in an electrode forming step for manufacturing the acceleration sensor shown in FIG.

【図5】図1に示した加速度センサを製造する電極形成
ステップにおいて用いられる圧電素子ブロック体の斜視
図である。
5 is a perspective view of a piezoelectric element block used in an electrode forming step for manufacturing the acceleration sensor shown in FIG.

【図6】図1に示した加速度センサを製造する切断ステ
ップにおいて用いられる圧電素子ブロック体の斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view of a piezoelectric element block used in a cutting step for manufacturing the acceleration sensor shown in FIG. 1;

【図7】図1に示した加速度センサの製造に用いられる
圧電素子ブロック体の斜視図である。
7 is a perspective view of a piezoelectric element block used for manufacturing the acceleration sensor shown in FIG.

【図8】図1に示した加速度センサの他の実施例の斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view of another embodiment of the acceleration sensor shown in FIG.

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

【図10】図9に示した加速度センサの他の実施例の斜
視図である。
FIG. 10 is a perspective view of another embodiment of the acceleration sensor shown in FIG.

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

【図12】図11に示した従来の加速度センサの交換器
部の等価的結線図である。
FIG. 12 is an equivalent connection diagram of an exchange unit of the conventional acceleration sensor shown in FIG.

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

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30、70 加速度センサ(振動変換部) 31 第1圧電素子ブロック体 32、34、52 接着面 33 第2圧電素子ブロック体 35、55 第1外部面 36、56 第1内部面 37、57 第2外部面 38、58 第2内部面 39 第1電極 40 第2電極 41 第3電極 42、62 溝 44、64 接着剤 45 第4電極 46 第5電極 51 圧電素子ブロック体 30, 70 acceleration sensor (vibration converter) 31 first piezoelectric element block 32, 34, 52 bonding surface 33 second piezoelectric element block 35, 55 first outer surface 36, 56 first inner surface 37, 57 second Outer surface 38, 58 Second inner surface 39 First electrode 40 Second electrode 41 Third electrode 42, 62 Groove 44, 64 Adhesive 45 Fourth electrode 46 Fifth electrode 51 Piezoelectric element block

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の長さを持つ接着面を含む直方体形
状を有し、前記接着面に垂直な方向に分極させた2つの
圧電素子材を準備するステップと、 前記2つの圧電素子材を分極方向が互いに逆方向となる
ようにして前記接着面で接着剤によって互いに接着し
て、前記接着面に実質的に垂直で前記所定の長さを持つ
第1外部面と、この第1外部面に実質的に平行で前記第
1外部面の反対側に位置する第2外部面と、を有する圧
電素子ブロック体を形成する第1接着ステップと、 前記圧電素子ブロック体に、前記第1外部面と実質的に
平行に前記長さ方向に沿って切込みを入れ、前記第1外
部面と実質的に平行な第1内部面と、この第1内部面に
実質的に平行な第2内部面と、前記第1内部面と前記第
2内部面とを支持する支持部と、前記第1内部面と、前
記第2内部面と、及び前記支持部とによって形成される
切込部とを、前記第1内部面と前記第1外部面との間の
厚さが前記第2内部面と前記第2外部面との間の厚さよ
り薄くなるように削成する切込みステップと、 前記第1外部面に、この第1外部面の略中央で前記長さ
方向に沿って分離された第1及び第2電極と、前記第1
内部面に第3電極を設ける電極形成ステップと、 前記第1内部面と前記第2内部面との間の切込部を接着
剤で埋める第2接着ステップと、 前記圧電素子ブロック体を、前記接着面の前記長さ方向
に垂直な面で切断して複数の振動変換部と、前記支持部
を含む廃棄部とを形成する切断ステップと、を備えるこ
とを特徴とする加速度センサの製造方法。
A step of preparing two piezoelectric element materials having a rectangular parallelepiped shape including an adhesive surface having a predetermined length and polarized in a direction perpendicular to the adhesive surface; A first outer surface substantially perpendicular to the adhesive surface and having the predetermined length, the first outer surface being bonded to the bonding surface with an adhesive such that the polarization directions are opposite to each other; A second external surface substantially parallel to the first external surface and opposite to the first external surface, a first bonding step of forming a piezoelectric element block body, and the first external surface on the piezoelectric element block body. Cutting along the length direction substantially parallel to the first inner surface substantially parallel to the first outer surface; and a second inner surface substantially parallel to the first inner surface. A supporting portion for supporting the first inner surface and the second inner surface; Surface, the second inner surface, and the cut portion formed by the support portion, the thickness between the first inner surface and the first outer surface is the second inner surface, A cutting step of cutting to a thickness smaller than a thickness between the first outer surface and the first outer surface, the first and the outer surfaces being separated along the length direction substantially at a center of the first outer surface. A second electrode;
An electrode forming step of providing a third electrode on an inner surface; a second bonding step of filling a cut portion between the first inner surface and the second inner surface with an adhesive; A method for manufacturing an acceleration sensor, comprising: a cutting step of forming a plurality of vibration conversion units by cutting the surface of the bonding surface perpendicular to the length direction to form a plurality of vibration conversion units and a disposal unit including the support unit.
【請求項2】 前記電極形成ステップにおいて、前記第
1外部面上の前記第1及び第2電極を、前記第1外部面
に1つの電極を設けた後に、前記第1外部面の略中央に
前記長さ方向に沿って切込みを入れて溝を形成すること
によって設けることを特徴とする請求項1に記載の加速
度センサの製造方法。
2. In the electrode forming step, the first and second electrodes on the first external surface are provided at a substantially center of the first external surface after one electrode is provided on the first external surface. The method according to claim 1, wherein the groove is formed by making a cut along the length direction to form a groove.
【請求項3】 前記第2接着ステップで用いられる接着
剤が導電性であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の加速度センサの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the adhesive used in the second bonding step is conductive.
【請求項4】 前記圧電素子ブロック体が、前記第1及
び第2外部面と実質的に垂直で、前記長さ方向に延在す
る2つの側面を有し、前記電極形成ステップにおいて、
前記第2内部面と前記第2外部面との間で前記2つの側
面のそれぞれに第4及び第5電極を設けることを特徴と
する請求項1乃至3の何れかに記載の加速度センサの製
造方法。
4. The piezoelectric element block body has two side surfaces substantially perpendicular to the first and second outer surfaces and extending in the length direction, and in the electrode forming step,
4. The acceleration sensor according to claim 1, wherein a fourth electrode and a fifth electrode are provided on each of the two side surfaces between the second inner surface and the second outer surface. 5. Method.
【請求項5】 所定の厚さと、この厚さ方向に実質的に
垂直な第1外部面と、この第1外部面に実質的に平行な
第1内部面と、前記第1外部面と前記第1内部面に実質
的に垂直な接着面と、を有し、前記第1外部面と前記第
1内部面に実質的に平行な方向に分極した2つの第1圧
電素子材と、この2つの第1圧電素子材を分極方向が互
いに逆方向となるようにして前記各接着面で接着する接
着剤と、を含む第1圧電素子ブロック体と、 所定の厚さと、この厚さ方向に実質的に垂直な第2外部
面と、この第2外部面に実質的に平行な第2内部面と、
前記第2外部面と前記第1内部面に実質的に垂直な接着
面と、を有し、前記第2外部面と前記第2内部面に実質
的に平行な方向に分極した2つの第2圧電素子材と、こ
の2つの第2圧電素子材を分極方向が互いに逆方向とな
るようにして前記各接着面で接着する接着剤と、を含む
第2圧電素子ブロック体と、 前記第1外部面上に、その略中央で前記長さ方向に沿っ
て分離して設けられた第1及び第2電極と、 前記第1内部面上に設けられた第3電極と、 前記第1圧電素子ブロック体の前記第1内部面と前記第
2圧電素子ブロック体の前記第2内部面とが、所定の間
隔を有する切込部を挟んで対向するように保持する保持
手段と、を備えた加速度センサであって、 前記第1圧電素子ブロック体の前記所定の厚さが前記第
2圧電素子ブロック体の前記所定の厚さよりも薄いこと
を特徴とする加速度センサ。
5. A predetermined thickness, a first outer surface substantially perpendicular to the thickness direction, a first inner surface substantially parallel to the first outer surface, the first outer surface and the first outer surface. Two first piezoelectric element materials having an adhesive surface substantially perpendicular to the first inner surface and polarized in a direction substantially parallel to the first outer surface and the first inner surface; A first piezoelectric element block body including: an adhesive for bonding two first piezoelectric element materials at the respective bonding surfaces so that the polarization directions are opposite to each other; a predetermined thickness, substantially in the thickness direction. A second outer surface substantially perpendicular to the second outer surface, a second inner surface substantially parallel to the second outer surface,
Two second polarizers having a second outer surface and an adhesive surface substantially perpendicular to the first inner surface, and polarized in a direction substantially parallel to the second outer surface and the second inner surface. A second piezoelectric element block body including: a piezoelectric element material; and an adhesive for bonding the two second piezoelectric element materials on the respective bonding surfaces so that the polarization directions are opposite to each other; First and second electrodes provided on the surface at substantially the center thereof and separated along the length direction; a third electrode provided on the first internal surface; and the first piezoelectric element block Holding means for holding the first internal surface of the body and the second internal surface of the second piezoelectric element block body so as to face each other across a cut portion having a predetermined interval. Wherein the predetermined thickness of the first piezoelectric element block is the second piezoelectric element block. An acceleration sensor having a thickness smaller than the predetermined thickness.
【請求項6】 前記保持手段が、前記第1内部面と前記
第2内部面との間の前記切込部を埋めるように設けられ
た接着剤であることを特徴とする請求項5に記載の加速
度センサ。
6. The apparatus according to claim 5, wherein the holding means is an adhesive provided so as to fill the cut portion between the first inner surface and the second inner surface. Acceleration sensor.
【請求項7】 前記接着剤が導電性であることを特徴と
する請求項6に記載の加速度センサ。
7. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the adhesive is conductive.
【請求項8】 前記保持手段が、第1圧電素子ブロック
体と前記第2圧電素子ブロック体と一体に形成された保
持部であることを特徴とする請求項5に記載の加速度セ
ンサ。
8. The acceleration sensor according to claim 5, wherein the holding unit is a holding unit formed integrally with the first piezoelectric element block and the second piezoelectric element block.
【請求項9】 前記第2圧電素子ブロック体が、前記第
2外部面及び前記第2内部面に実質的に垂直で、前記各
第2圧電素子材の分極方向に実質的に垂直な2つの側面
を有し、前記2つの側面上に設けられた第4及び第5電
極と、をさらに備えることを特徴とする請求項5乃至8
の何れかに記載の加速度センサ。
9. The two piezoelectric element block bodies are substantially perpendicular to the second outer surface and the second inner surface and substantially perpendicular to a polarization direction of each of the second piezoelectric element materials. 9. The semiconductor device according to claim 5, further comprising: a fourth electrode having a side surface, and fourth and fifth electrodes provided on the two side surfaces.
The acceleration sensor according to any one of the above.
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