JP2010043926A - 加速度検知ユニット、及び加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で加速度検出精度のよい加速度検知ユニット及び加速度センサを得る。
【解決手段】加速度の印加によって変位しない固定部材６、及び固定部材に梁７にて支持
される可動部材８を備えた水晶製の素子支持部材５と、応力感応部及び該応力感応部の両
端部に夫々一体化された固定端を有した水晶製の応力感応素子１１と、を備え、応力感応
素子は、固定部材と可動部材とによって両固定端を夫々支持された加速度検知ユニットで
あって、素子支持部材の適所に、水晶の結晶軸方向を示す切欠き部、或いはマーキングか
ら成るアライメント用の第１の指標部９を非対称に配置すると共に、応力感応素子の適所
に、水晶の結晶軸方向を示すと共にアライメント用の第２の指標部１６を非対称に配置し
て構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加速度検知ユニット、及び加速度センサに関し、特に応力感応素子と、その
支持部材とに同一材料を用いると共に、指標部を用いてアライメントの改善を図った小型
加速度検知ユニット、及び加速度センサに関するものである。

加速度センサは従来から自動車、航空機、ロッケットから各種プラントの異常振動監視
等まで、広く使用されている。特許文献１には、圧電振動型の加速度センサが開示されて
いる。図９（ａ）は加速度センサの平面図であり、同図（ｂ）はＱ−Ｑ断面図である。加
速度センサ６０は、一端のみをパッケージにより支持された片持ち梁６２と、この片持ち
梁６２に取り付けられた応力検出素子７２と、これらを収容するパッケージ８０（パッケ
ージ本体８０ａ、蓋部材８０ｂ）と、を備えている。片持ち梁６２は、金属（例えばアル
ミニウム、真鍮等）等の弾性変形可能な部材により構成され、固定端６６、自由端６４、
及び梁部６８より構成されている。自由端６４は、固定端６６に加速度が印加されると、
慣性力の作用を受ける部位であり、梁部６８に撓みを生じさせる錘の役割を担っている。
梁部６８は、固定端６６と自由端６４とを接続する要素であり、加速度センサ本体６０ａ
に加速度が印加されると撓みが生じる。
加速度の検出方向は、図９のＺ軸方向であり、梁部６８が平板状に形成されていること
より、加速度検出軸方向と直交するＹ軸方向への揺動を防止している。
梁部６８の長手方向中央部には溝７０が形成されており、梁部６８に撓みが生じた場合
、固定端６６の上面と自由端６４の上面とは互いに反対向きの傾斜となる。溝７０を梁部
６８の中央に形成すれば、梁部６８は中央で撓むこととなり、片持ち梁６２の固定端６６
と自由端６４とにそれぞれ固定された応力検出素子の両端部にせん断応力が生じる。

応力検出素子７２には、双音叉型圧電振動片を用いている。双音叉型圧電振動片７２は
、両端部に形成された２つの基部７４、７６の間に、２本のビームの振動部７８を平行に
差し渡した振動片である。
加速度センサ６０の動作原理は、図９に示す加速度センサ６０に加速度検出軸方向（Ｚ
軸方向）の加速度が印加されると、片持ち梁６２の自由端６４には慣性力が作用し、梁部
６８は、溝７０を基点として撓む。梁部６８が撓むことにより双音叉型振動片７２には引
張り応力、又は圧縮応力が作用し、この応力により双音叉型振動片７２の共振周波数が増
加、又は減少する。この周波数変化より印加された加速度の大きさを検出する。
片持ち梁と、双音叉型圧電振動片とを共に水晶材料で構成し、温度特性を改良した加速
度センサの梁構造が特許文献２に開示されている。図１０は特許文献２に係る加速度セン
サの梁構造を示しており、同図において符号９０は、２つの振動ビーム９１を有する水晶
双音叉振動素子であり、符号９２は水晶双音叉振動素子９０の接着部（固定端）である。
符号１００は、水晶双音叉振動素子９０と同一カットの水晶基板により構成した梁である
。そして、水晶双音叉振動素子９０の接着部９２と当接する梁１００の部分の板厚のみを
、他の部分の板厚よりも厚くした突起部１１０を梁１００と一体的に形成し、突起部１１
０と双音叉振動素子９０の接着部９２とは、接着剤等により接着、固定される。更に、梁
１００の自由端には重り１２０を設け、重り１２０と対向する一端はベース１３０に固定
する。

図１０に示すように構成した加速度センサのベース１３０を被測定物に固定し、矢印方
向に加速度を印加すると重り１２０は梁１００を撓ませ、梁１００に固定した水晶双音叉
振動素子９０は、圧縮あるいは伸張応力を受け周波数が変化する。つまり、周波数の変化
量から加速度の大きさを測定する加速度センサである。梁１００上に突起部１１０を形成
することにより、突起部１１０が無い場合に比べて水晶双音叉振動子９０に加わる応力の
大きさが増加するため、梁１００の板厚を薄くすることなく、且つ重り１２０の質量を増
加することなく、高感度の加速度センサを構成することができると開示されている。
また、特許文献３には、加速度を受けて揺動する重錘体、当該重錘体を支持しその揺動
によって歪められる起歪体、当該起歪体に貼り付けられ同様に歪められる圧電素子基板、
前記起歪体を支持する脚体、前記圧電素子基板等から電気信号を取り出す為のリード線及
び合成樹脂製の保護容器で構成される加速度センサが開示されている。前記圧電素子基板
は、四隅のうちの一方の隅部を切欠したマーカーが設けられ、加速度センサを組み立てる
ときの指標としている。
特開２００８−３９６６２公報 特開平２−２４８８６６号公報 特開２００１−３３７１０２公報

しかしながら、片持ち梁及び水晶双音叉振動素子の形状寸法が小さく、例えば、長さが
数ｍｍ、厚さが１ｍｍ以下になると、特許文献１及び２で開示されているような手法を用
いて加速度検知ユニットを構成すると、加速度検出感度、加速度検出精度のバラツキが大
きくなるという問題があった。
また、特許文献３に開示の圧電素子基板のマーカーは、加速度検知ユニットの検出軸の
判別には役に立つが、加速度検知ユニットを組み立てる際のアライメントには不十分であ
るという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、加速度検出精度の良い小型の加速
度検出ユニット、及び加速度センサを提供することにある。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本発明に係る加速度検知ユニットは、加速度の印加によって変位しない固
定部材、及び前記固定部材に梁にて支持される可動部材を備えた水晶製の素子支持部材と
、応力感応部及び該応力感応部の両端部に夫々一体化された固定端を有した水晶製の応力
感応素子と、を備え、前記梁は、前記可動部材に加速度が印加されると前記可動部材を加
速度検出軸方向へ変位させるよう変形可能な可撓性を有する構成であり、前記応力感応素
子は、前記固定部材と前記可動部材とによって両固定端を夫々支持された加速度検知ユニ
ットであって、前記素子支持部材上の非対称位置に、水晶の結晶軸方向を示す切欠き部、
或いはマーキングから成るアライメント用の第１の指標部を配置すると共に、前記応力感
応素子上の非対称位置に、水晶の結晶軸方向を示すと共にアライメント用の第２の指標部
を配置したことを特徴とする加速度検知ユニットである。

以上のように素子支持部材及び応力感応素子の結晶軸方向を合わせ、且つアライメント
用の第１及び第２の指標部を用いて、双方の上下位置を正確に合わせて加速度検知ユニッ
トを構成すると、加速度検出精度、感度が改善されると共に、製造された加速度検知ユニ
ットの検出精度のバラツキが少なくなり、温度特性も改善されるという効果がある。

［適用例２］また、加速度検知ユニットは、前記素子支持部材と前記応力感応素子との
外形輪郭を一致させると共に、前記第１及び第２の指標部を手掛かりとして両者の位置ず
れを判定可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユニットである。

以上のように素子支持部材及と応力感応素子との外形輪郭と、第１及び第２の指標部と
を使って加速度検知ユニットを構成すると、素子支持部材及と応力感応素子との上下位置
を正確に貼り合わせすることが可能となり、加速度検知ユニットの加速度検出精度、感度
のバラツキが極めて少なくなるという効果がある。

［適用例３］また、加速度検知ユニットは、前記素子支持部材と前記応力感応素子との
対応する特定部位に夫々異なった形状、或いは異なった着色のマーキングを形成し、前記
応力感応素子側のマーキングと前記素子支持部材側のマーキングとの整合の有無を該応力
感応素子を透過して確認可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユ
ニットである。

以上のように素子支持部材と応力感応素子との対応する位置にハーフエッチング・パタ
ーンや蒸着パターンによるマーキングを設け、該マーキングを透過する光で整合の確認を
行えば、加速度検知ユニットの良否の判定が容易となり、加速度検出精度、感度のバラツ
キの極めて少ない加速度検知ユニットが得られるという効果がある。

［適用例４］また、加速度検知ユニットは、前記切欠き部が、前記素子支持部材、及び
前記応力感応素子の端縁に夫々形成される折り取り残渣を収容するための凹所であること
を特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユニットである。

以上のように折り取り残渣を切欠き部とし、結晶軸方向の指標として用いれば、温度特
性の安定した加速度検知ユニットが得られるという効果がある。

［適用例５］また、加速度検知ユニットは、前記応力感応素子が、２つの前記固定端、
及び各固定端間を連設する２つの振動ビームを備えた圧電基板からなる応力感応部と、該
圧電基板の振動領域上に形成した励振電極と、を備えた双音叉型水晶振動素子であること
を特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユニットである。

以上のように応力感応素子として双音叉型水晶振動素子を用いて加速度検知ユニットを
構成すると、加速度検知ユニットの加速度検出精度、感度が大幅に向上すると共に、温度
特性、再現性が改善されるという効果がある。

［適用例６］本発明に係る加速度センサは、請求項１に記載された加速度検知ユニット
と、該加速度検知ユニットを収容するパッケージと、を備えた加速度センサであって、前
記パッケージはパッケージ本体と蓋を有し、前記パッケージ本体の内底部に形成する電極
パターンの一部を、前記パッケージ本体の内底部の正規位置に前記加速度検知ユニットが
搭載された際における該加速度検知ユニットの外形輪郭線と合致する形状とし、位置ずれ
を判定可能に設定したことを特徴とする加速度センサである。

以上のように素子支持部材と応力感応素子とが所定の位置で正確に張り合わされた加速
度検知ユニットを用い、且つ加速度検知ユニットをパッケージ本体の内底部に形成する電
極パターンに位置合わせをして加速度センサを構成すると、加速度検出精度、感度及び温
度特性が向上し、加速度センサの検出精度、感度バラツキが減少するという効果がある。

［適用例７］加速度センサは、前記パッケージ本体の内底部と、前記素子支持部材と、
前記応力感応素子と、の対応する特定部位に夫々異なった形状、或いは異なった着色のマ
ーキングを形成し前記分割パッケージ側のマーキングと前記応力感応素子側のマーキング
と前記素子支持部材側のマーキングとの整合の有無を該応力感応素子を透過して確認可能
に構成したことを特徴とする請求項６に記載の加速度センサである。

以上のように素子支持部材と応力感応素子とが正確に張り合わされた速度検知ユニット
を用いて、パッケージ本体の内底部に形成するマーキングに前記速度検知ユニットに設け
た指標部を合わせ、その整合の有無を光の透過で確認すれば加速度センサの良否を容易に
判別することができるといい効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る加速度センサの構成を示す分解斜視図である。加速度センサは、加速度の印加
によって変位しない固定部材６、及び固定部材６に対して梁７を介して連結された可動部
材８を備えた水晶製の素子支持部材５と、応力感応部１２及び該応力感応部１２の両端部
に夫々一体化された固定端１３、１４を有した水晶製の応力感応素子１１と、素子支持部
材５及び応力感応素子１１を収容するパッケージ２０（パッケージ本体２０ａ、蓋体２０
ｂ）と、を備えている。
素子支持部材５は、同一厚さの矩形平板状の固定部材６と可動部材８の各対向端縁間を
梁７で連結した構造であり、固定部材６及び可動部材８の夫々の上面は、共に同一平面上
にある。梁７の厚さは、固定部材６（又は可動部材８）の厚さよりも薄く、固定部材６及
び可動部材８の側端面中央部に一体的に連結され、加速度が素子支持部材５の主面と直交
する方向（加速度検出軸方向）に印加されると、可動部材８を加速度検出軸方向へ変位さ
せるように梁７が撓むように構成されている。
素子支持部材５の一方の面（上面）の３つの角隅部には、図１に示すようにハーフエッ
チングパターンより成る例えば４つなどの複数の凹部を二行二列に並べた構成のアライメ
ント用の第１の指標部９が配置され、結果として各第１の指標部９は非対称な位置関係と
なっている。第１の指標部９を非対称に配置するのは水晶の結晶軸（＋Ｘ軸）を特定する
ためである。なお、第１の指標部９は穴（切欠きを含む）、マーキング（印刷等）等で形
成してもよい。
素子支持部材５は、例えばフォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて、矩形平
板状の水晶基板の主平面の一部を両面から対向するようにエッチング加工し、この部分を
梁７とし、未加工の一方を固定部材６、他方を可動部材８とする手法で形成することがで
きる。

応力感応素子１１としては、図１に示すように、２つの固定端１３、１４、及び該固定
端１３、１４間を連設する２つの振動ビーム１２ａを備えた圧電基板として例えば水晶基
板からなる応力感応部１２と、水晶基板の振動領域上に形成した励振電極（図示せず）と
、を備えた双音叉型水晶振動素子を用いる。しかし、応力感応素子１１は、双音叉型水晶
振動素子１１に限定するものではなく、２つの固定端、及び各固定端間を連設する振動領
域を備えた水晶基板からなる応力感応部と、該水晶基板の振動領域上に形成した励振電極
と、を備えた水晶振動素子であってもよい。
応力感応素子１１の一方の固定端１３上には、端子電極１５を形成する際に、第２の指
標部１６（蒸着パターン）を設け、他方の固定端１４上には結晶軸方向を識別する文字等
から成るマーキング１７を形成する。第２の指標部１６は、矩形の固定端１３の２つの角
隅部に、夫々固定部材６側の２つの第１の指標部９と対応するように配置する。
素子支持部材５と、応力感応素子１１との外形輪郭寸法を同一に構成すれば、素子支持
部材５と応力感応素子１１とを接着剤を用いて貼り合わせ、加速度検出ユニット３を構成
するときに、外形輪郭を正確に合わせることができる。このとき、素子支持部材５及び応
力感応素子１１の夫々の＋Ｘ軸方向を合わせるために、素子支持部材５上の第１の指標部
９（例えばハーフエッチングパターン）と、応力感応素子１１上の第２の指標部１６（蒸
着パターンによるマーキング）、及びマーキング１７（蒸着パターン）を手掛かりとする
。
なお、本実施形態では、素子支持部材５と応力感応素子１１の一面の３つの角隅部に夫
々指標部を設けることにより軸方向を確認するように構成したが、素子支持部材５と、応
力感応素子１１との外形輪郭寸法が一致している場合には、何れか一つ、或いは２つの角
隅部に指標部を設けることで軸方向の確認は可能である。また、個々の指標部の形状、着
色を異ならせることにより指標部間の相違を識別できるように構成してもよい。

また、指標部を形成する位置は、素子支持部材５と応力感応素子１１の一面の角隅部で
ある必要はなく、長辺、或いは短辺の中心部のような対称位置以外の非対称位置、例えば
長辺や短辺の中心部を外した非対称位置であれば、どのような位置であってもよい。この
ことは、本発明の他の実施形態においても同様に当てはまる。
加速度検出ユニット３を収容するパッケージは、２つの分割パッケージ片から成り、一
方の分割パッケージ片をパッケージ本体２０ａ、他方の分割パッケージ片を蓋体２０ｂと
する。パッケージ本体２０ａは、セラミックシートの積層体２１で形成されており、その
形状は図１に示すように上面が開口した箱型をしている。パッケージ本体２０ａの内底部
の隅には台座部２２が設けられ、台座部２２上に電極パターン（パッド電極）２３が形成
されている。このパッド電極２３は、パッケージ本体２０ａの底面、或いは側面に形成さ
れる外部端子２４と内部配線により導通している。パッケージ本体２０ａの開口部周縁に
はシールリング２５が焼成されており、シールリング２５にはニッケルメッキと、金メッ
キ等が施されている。

加速度センサは、パッケージ本体２０ａの台座部２２上のパッド電極２３に導電性接着
剤を塗布し、該導電性接着剤上に加速度検知ユニット３を載置し、導電性接着剤を硬化さ
せた後、シールリング２５の上面に金属性の蓋体２０ｂをシーム溶接等で気密溶接して構
成する。この際、パッケージ本体２０ａ内部を真空に保つことにより、応力感応素子１１
のＱ値を高め、加速度センサの感度を高めることができる。図２（ａ）は、蓋体２０ｂを
取り除いた加速度センサ１の斜視図であり、同図（ｂ）はＱ１−Ｑ１における断面図であ
る。
加速度センサの動作を、図２（ｂ）を用いて説明する。加速度センサ１に加速度検出軸
方向の加速度α（＋Ｚ軸方向）が印加されると、慣性力により加速度検知ユニット３には
−Ｚ軸方向に力が作用する。そのため、素子支持部材５と応力感応素子１１とから成る加
速度検知ユニット３は、梁７を起点として−Ｚ軸方向に撓むことになる。応力感応素子１
１の固定端１３、１４は、夫々素子支持部材５の固定部材６と可動部材８とに接着・固定
されているので、応力感応部１２には伸長応力が作用し、応力感応素子１１の共振周波数
は増加する。逆に、加速度検知ユニット３に−Ｚ軸方向の加速度（−α）が印加されると
、慣性力により＋Ｚ軸方向の力が作用し、加速度検知ユニットは、梁７を起点として＋Ｚ
軸方向に撓むことになる。この結果、応力感応部１２には圧縮応力が作用し、応力感応素
子１１の共振周波数は減少する。応力感応素子１１の周波数変化はほぼ応力に比例し、応
力は加速度に比例するので、周波数の変化から印加された加速度の大きさを求めることが
できる。

ここで、双音叉型水晶振動素子について簡単に説明する。双音叉型水晶振動素子は伸張
・圧縮応力に対する感度が良好であり、高度計用、或いは深度計用の応力感応素子として
使用した場合には、分解能力が優れているために僅かな気圧差から高度差、深度差を知る
ことができる。また、双音叉型水晶振動素子が呈する周波数温度特性は、上に凸の二次曲
線となり、その頂点温度が常温（２５℃）になるように各パラメータを設定する。
双音叉型水晶振動素子の２本の振動ビームに外力Ｆを加えたときの共振周波数ｆ_Fは以
下の如くである。
ｆ_F＝ｆ₀（１−（ＫＬ²Ｆ）／（２ＥＩ））^1/2 （１）
ここで、ｆ₀は外力がないときの双音叉型水晶振動素子の共振周波数、Ｋは基本波モード
による定数（＝０．０４５８）、Ｌは振動ビームの長さ、Ｅは縦弾性定数、Ｉは断面２次
モーメントである。断面２次モーメントＩはI＝ｄｗ³／１２より、式（１）は次式のよう
に変形することができる。ここで、ｄは振動ビームの厚さ、ｗは幅である。
ｆ_F＝ｆ₀（１−Ｓ_Fσ）^1/2 （２）
但し、応力感度Ｓ_Fと、応力σとはそれぞれ次式で表される。
Ｓ_F＝１２（Ｋ／Ｅ）（Ｌ／ｗ）² （３）
σ＝Ｆ／（２Ａ） （４）
ここで、Ａは振動ビームの断面積（＝ｗ・ｄ）である。以上から双音叉型振動子に作用す
る力Ｆを圧縮方向のとき負、伸張方向（引張り方向）を正としたとき、力Ｆと共振周波数
ｆ_Fの関係は、力Ｆが圧縮力で共振周波数ｆ_Fが減少し、伸張（引張り）力では増加する。
また応力感度Ｓ_Fは振動ビームのＬ／ｗの２乗に比例する。
しかし、応力感応素子３０としては、双音叉型水晶振動素子に限らず、伸張・圧縮応力に
よって周波数が変化する圧電振動素子であれば、どのようなものを用いても良い。また、
応力と頂点温度との関係は、双音叉型水晶振動素子に伸張応力を付加すると頂点温度は低
音側へシフトし、圧縮応力を加えると高温側へシフトする特性を有している。

図３は、加速度検知ユニット３の加速度検出精度、感度を上げるため、素子支持部材５
と応力感応素子１１との貼り合わせ精度を改善するアライメント用の指標部を示した平面
図である。加速度検知ユニット３の加速度検出精度、感度及び温度特性を改善するため、
素子支持部材５及び応力感応素子１１の夫々の結晶軸（＋Ｘ軸方向）を合わせると共に、
素子支持部材５及び応力感応素子１１の夫々の外形輪郭を一致させ、且つ素子支持部材５
及び応力感応素子１１の主面を共に平行に保つことが重要である。
図３（ａ）は、素子支持部材５及び応力感応素子１１の夫々の結晶軸（＋Ｘ軸方向）を
合わせるために、素子支持部材５の固定部６の一方の角隅部（非対称位置）に切欠きｋ１
（第１の指標部）を設け、応力感応素子１１の固定端１４上の非対称位置にはマーキング
１７（第２の指標部。例えば蒸着パターン）を形成している。マーキング１７は、応力感
応素子１１の励振電極、端子電極をフォトリソグラフィ技術とエッチング手法で形成する
ときに同時に形成すればよい。
また、図３（ａ）の素子支持部材５と応力感応素子１１との外形輪郭（長手方向両端縁
の位置、輪郭線）は同じに形成されている。このため、指標部ｋ１、１７を素子支持部材
５、及び応力感応素子の外形輪郭の非対称位置（長辺や短辺の中心部を回避した位置）に
設けることにより、結晶軸の方向を確認することが可能となる。

図３（ｂ）に示す素子支持部材５と応力感応素子１１との外形輪郭（長手方向両端縁の
位置、輪郭線）は、同じに形成されている。素子支持部材５の固定部材６の両隅と、可動
部材８の一方の隅にハーフエッチング・パターンで第１の指標部９が非対称に形成され、
＋Ｘ軸方向を容易に識別できるようにしている。また、応力感応素子１１の固定端１３の
両角隅部と、固定端１４の一方の角隅部には蒸着パターンによる口字形の第２の指標部１
６が非対称に形成され、＋Ｘ軸方向を容易に判別できるようにしている。第２の指標部１
６は、応力感応素子１１の励振電極、端子電極をフォトリソグラフィ技術とエッチング手
法で形成するときに同時に形成すればよい。素子支持部材５の第１の指標部９と、応力感
応素子１１の第２の指標部１６とは、夫々の外形輪郭を一致させたときに、上下方向に正
確に重なる位置に形成する。
なお、第１及び第２の指標部９、１６は穴、マーキング等で形成してもよい。各指標部
の外観を異ならせることにより、指標部間の識別を容易化してもよい。
図３（ｃ）に示す素子支持部材５と応力感応素子１１との外形輪郭（長手方向両端縁の
位置、輪郭線）は同じに形成されている。水晶ウエハをエッチング加工して複数の素子支
持部材５を形成する際には連結した複数の素子支持部５を用意する。この連結は、複数の
素子支持部材５が固定部材６の上端と、可動部材８の下端、あるいは側面の一部から突出
した連結部を介して一体化した状態である。連結部は凹所ｋ２、ｋ３、ｋ４内から突出し
た構造であり、素子支持部材５を個片化する際に破断部分になる。これにより水晶ウエハ
を折り取りで個々に分割する際に生じる連結部の残渣は素子支持部材５の規定外周寸法か
らはみ出ることがなく凹所ｋ２、ｋ３、ｋ４内に収容される。そして本実施形態は残渣を
収容する凹所ｋ２、ｋ３、ｋ４を結晶軸（＋Ｘ軸）を判別する第１の指標部とした例であ
る。同様に、エッチング加工した水晶ウエハから応力感応素子１１を折り取りで形成する
際に、折り取り残渣ｋ５、ｋ６を結晶軸（＋Ｘ軸）識別する第２の指標部１６とした例で
ある。素子支持部材５と応力感応素子１１とを貼り合せて、加速度検知ユニット３を構成
する際に、これらの指標部を、結晶軸方向を一致させるために用いる。
なお、素子支持部材５の形成は、水晶ウエハ上に格子状に複数の素子支持部材５パター
ンをフォトグラフィ技術で形成し、各素子支持部材５パターンの境界にはエッチングによ
り分割用の溝部と、凹所ｋ２、ｋ３、ｋ４が形成される。溝部に沿って折り取ることで、
個別の素子支持部材５が形成され、その際に凹所ｋ２、ｋ３、ｋ４が素子部材５に残渣と
して残ることになる。

図４はパッケージ本体２０ａの平面図であり、同図（ａ）は、パッケージ本体２０ａの
台座部２２に形成する電極パターン（パッド電極）２３の輪郭線の一部を、切欠きｋ１を
設けた素子支持部材５の形状と同じに構成することにより、パッケージ本体２０ａの台座
部２２の所定の位置に、素子支持部材５を正確に載置し、接着、固定することが可能とな
る。
また、図４（ｂ）は、パッケージ本体２０ａの台座部２２に形成する２つの電極パター
ン（パッド電極）２３の間隔を、素子支持部材５の幅と同一とすると共に、パッド電極２
３の間に第３の指標部２７を形成している。第３の指標部２７は、電極パターン（パッド
電極）２３を形成するときに同時にスクリーン印刷等で形成する。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、加速度センサ１を構成するパッケージ本体２０ａ、素
子支持部材５、及び応力感応素子１１の夫々の主面に形成する第３、第１、及び第２の指
標部２７、９、１６の位置と、形状を示す平面図である。第３、第１、及び第２の指標部
２７、９、１６の拡大図を夫々の下部に示している。つまり、パッケージ本体２０ａ、素
子支持部材５、及び応力感応素子１１の夫々に形成する指標部２７、９、１６は、マーキ
ングによる十字形、ハーフエッチング・パターンによる４つ紋形、蒸着パターンによる口
字形をしている。素子支持部材５と、応力感応素子１１とを接着剤を用いて貼り合せて、
加速度検知ユニット３を形成する際に、第１の指標部９の４つ紋形と、第２の指標部１６
の口字形は、上下方向に正確に重なる。更に、加速度検知ユニット３をパッケージ本体２
０ａに実装する際に、パッケージ本体２０ａの台座部２２に形成した第３の指標部２７の
十字形（マーキング）は、第１の指標部の４つ紋形の間に正確に重なるように、形状寸法
と位置を合わせる。

図６（ａ）は加速度センサの平面図、同図（ｂ）はＱ２−Ｑ２における断面図、同図（
ｃ）はＱ３−Ｑ３における断面図、同図（ｄ）は第１、第２の指標部９、１６が上下方向
に正確に重なった指標模様１８の拡大図、同図（ｅ）は第１、第２、及び第３の指標部９
、１６、２７が上下方向に正確に重なった指標模様１９の拡大図である。
素子支持部材５の第１の指標部９（ハーフエッチング・パターン）に応力感応素子１１
の指標部１６（蒸着パターン）を正確に重ね、且つ素子支持部材５の主面と、応力感応素
子１１の主面とが平行に保たれるように加速度検知ユニット３を構成する。応力感応素子
１１及び素子支持部材５は、共に水晶で形成され、且つそれらの厚さが薄く、光を良く透
過するため、加速度検知ユニット３を上方から見ると、図６（ｄ）に示す指標模様１８が
見える。つまり、応力感応素子１１の第２の指標部１６（蒸着パターン）の口字形の４つ
の角隅部に、第１の指標部９（ハーフエッチング・パターン）の４つ紋形が重なることな
く配置されるように見える。この加速度検知ユニット３の外形輪郭をパッケージ本体２０
ａの電極パターン（パッド電極）２３の間で挟むように合わせると共に、加速度検知ユニ
ット３の指標模様１８をパッケージ本体２０ａのマーキングによる十字形の第３の指標部
２７に正確に合わせ、且つ加速度検知ユニット３の主面がパッケージ本体２０ａの内部底
面に平行になるよう接着、固定して加速度センサ１を構成する。加速度センサ１を上方か
ら見ると、図６（ｅ）に示す指標模様１９が見える。逆に図６（ｅ）のように指標模様１
９が見えれば、加速度検知ユニット３は、パッケージ本体２０ａの所定の位置に正確に、
且つパッケージ本体２０ａの底面に平行に接着されたことになる。

次に、素子支持部材５と応力感応素子１１とが正確に貼り合わされ、且つ素子支持部材
５の主面と、応力感応素子１１の主面とが平行に保たれた加速度検知ユニット３と、パッ
ケージ本体２０ａとの接着、固定について説明する。
図７は、加速度検知ユニット３がパッケージ本体２０ａの台座部２２に塗布した接着剤
３０により、図７（ｂ）の断面図に示すように加速度検知ユニット３の短手方向に傾いて
接着、固定された場合である。この場合には、図７（ｃ）の指標模様１９に示すように、
第３指標部２７の十字形（マーキング）が、加速度センサ３の指標模様１８の一方（短手
方向）に偏在する。
また、図８は、加速度検知ユニット３がパッケージ本体２０ａの台座部２２に塗布した
接着剤３０により、図８（ｂ）の断面図に示すように加速度検知ユニット３の長手方向に
傾いて接着、固定された場合である。この場合には、第３指標部の十字形（マーキング）
が、加速度検知ユニット３の指標模様１８の一方（長手方向）に偏在する。このように、
指標模様１９がずれたものは加速度検出の精度、感度が不良になるので不良品として除去
する必要がある。
また、素子支持部材５と応力感応素子１１とを接着剤で接着、固定するときに、接着剤
により素子支持部材５の主面と、応力感応素子１１との主面とが傾くと、蒸着パターンの
口字形（指標部１６）の枠にハーフエッチング・パターンの４つ紋形（指標部９）が正確
に入らず、ずれるので、この製品は加速度検知ユニット３の段階で不良品として容易に除
去することができる。

以上説明したように、素子支持部材５及び応力感応素子１１の結晶軸方向を合わせ、且
つアライメント用の第１及び第２の指標部を用いて、双方の上下位置を正確に合わせて加
速度検知ユニットを構成すると、加速度検出精度、感度が改善されると共に、製造された
加速度検知ユニットの検出精度のバラツキが少なくなり、温度特性も改善されるという効
果がある。
また、素子支持部材５及と応力感応素子１１との外形輪郭と、第１及び第２の指標部と
を用いて加速度検知ユニットを構成すると、素子支持部材５及と応力感応素子１１との上
下位置を正確に貼り合わせすることが可能となり、精度の優れた加速度検知ユニットが得
られる。
また、素子支持部材５と応力感応素子１１との対応する位置にハーフエッチング・パタ
ーンや蒸着パターンによるマーキングを設け、該マーキングを透過する光で整合の確認を
行えば、加速度検知ユニットの良否の判定が容易となり、加速度検出精度、感度のバラツ
キの極めて少ない加速度検知ユニットが得られる。
また、折り取り残渣を切欠き部とし、結晶軸方向の指標として用いれば、温度特性の安
定した加速度検知ユニットが得られるという効果がある。
また、応力感応素子１１として双音叉型水晶振動素子を用いて加速度検知ユニットを構
成すると、加速度検知ユニットの加速度検出精度、感度が大幅に向上すると共に、温度特
性、再現性が改善されるという効果がある。
また、素子支持部材５と応力感応素子１１とが所定の位置で正確に張り合わされた加速
度検知ユニット３を用い、且つ加速度検知ユニットを分割パッケージ片の内底部に形成す
る電極パターンに位置合わせをして加速度センサを構成すると、加速度検出精度、感度及
び温度特性が向上し、加速度センサの検出精度、感度バラツキが減少するという効果があ
る。
また、素子支持部材５と応力感応素子１１とが正確に張り合わされた速度検知ユニット
３を用いて、分割パッケージ片の内底部に形成するマーキングに前記速度検知ユニット３
に設けた指標模様を合わせ、その整合の有無を光の透過で確認すれば加速度センサの良否
を容易に判別することができるという効果がある。

本発明に係る加速度センサの分解斜視図。 （ａ）は本発明に係る加速度センサの斜視図、（ｂ）は断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は素子支持部材及び圧力感応素子の平面図。 （ａ）、（ｂ）は夫々パッケージ本体の平面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々パッケージ本体、素子支持部材、及び圧力感応素子の平面図と、夫々の指標部の拡大図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々加速度センサの平面図、短手方向断面図、長手方向断面図、（ｄ）は２つの指標部が重なった指標模様図、（ｅ）は３つの指標部が重なった指標模様図。 加速度検知ユニットが短手方向に傾いてパッケージ本体に実装された加速度センサの、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は指標部の指標模様図。 加速度検知ユニットが長手方向に傾いてパッケージ本体に実装された加速度センサの、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は指標部の指標模様図。 従来の加速度センサの、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。 従来の加速度センサの梁構造の斜視図。

符号の説明

１…加速度センサ、３…加速度検知ユニット、５…素子支持部材、６…固定部材、７…
梁、８…可動部材、９…指標部、１１…圧力感応素子、１２…応力感応部、１３、１４…
固定端、１５…端子電極、１６…指標部、１７、２７…マーキング、１８、１９…指標模
様、２０…パッケージ、２０ａ…パッケージ本体、２０ｂ…蓋体、２１…積層体 、２２
…台座部、２３…電極パターン（パッド電極）、２４…外部端子、２５…シールリング、
３０…接着材、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｋ５、ｋ６…切欠き部

Claims (7)

1. 加速度の印加によって変位しない固定部材、及び前記固定部材に梁にて支持される可動
   部材を備えた水晶製の素子支持部材と、応力感応部及び該応力感応部の両端部に夫々一体
   化された固定端を有した水晶製の応力感応素子と、を備え、
   前記梁は、前記可動部材に加速度が印加されると前記可動部材を加速度検出軸方向へ変
   位させるよう変形可能な可撓性を有する構成であり、
   前記応力感応素子は、前記固定部材と前記可動部材とによって両固定端を夫々支持され
   た加速度検知ユニットであって、
   前記素子支持部材上の非対称位置に、水晶の結晶軸方向を示す切欠き部、或いはマーキ
   ングから成るアライメント用の第１の指標部を配置すると共に、前記応力感応素子上の非
   対称位置に、水晶の結晶軸方向を示すと共にアライメント用の第２の指標部を配置したこ
   とを特徴とする加速度検知ユニット。
2. 前記素子支持部材と前記応力感応素子との外形輪郭を一致させると共に、前記第１及び
   第２の指標部を手掛かりとして前記素子支持部材と前記応力感応素子との位置ずれを判定
   可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユニット。
3. 前記素子支持部材と前記応力感応素子との対応する特定部位に夫々異なった形状、或い
   は異なった着色のマーキングを形成し、前記応力感応素子側のマーキングと前記素子支持
   部材側のマーキングとの整合の有無を該応力感応素子を透過して確認可能に構成したこと
   を特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユニット。
4. 前記切欠き部は、前記素子支持部材、及び前記応力感応素子の端縁に夫々形成される折
   り取り残渣を収容するための凹所であることを特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユ
   ニット。
5. 前記応力感応素子は、２つの前記固定端、及び各固定端間を連設する２つの振動ビーム
   を備えた圧電基板からなる応力感応部と、該圧電基板の振動領域上に形成した励振電極と
   、を備えた双音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユ
   ニット。
6. 請求項１に記載された加速度検知ユニットと、該加速度検知ユニットを収容するパッケ
   ージと、を備えた加速度センサであって、
   前記パッケージはパッケージ本体と蓋体を有し、前記パッケージ本体の内底部に形成す
   る電極パターンの一部を、該パッケージ本体の内底部の正規位置に前記加速度検知ユニッ
   トが搭載された際における該加速度検知ユニットの外形輪郭線と合致する形状とし、位置
   ずれを判定可能に設定したことを特徴とする加速度センサ。
7. 前記パッケージ本体の内底部と、前記素子支持部材と、前記応力感応素子との対応する
   特定部位に夫々異なった形状、或いは異なった着色のマーキングを形成し、前記パッケー
   ジ本体側のマーキングと前記応力感応素子側のマーキングと前記素子支持部材側のマーキ
   ングとの整合の有無を該応力感応素子を透過して確認可能に構成したことを特徴とする請
   求項６に記載の加速度センサ。

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