JP2010175269A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で高感度の加速度センサを提供する。
【解決手段】 短冊状の圧電基板11の両主面に主面電極が配置され、複数の短冊状の圧電基板11を絶縁性接着層12にて接合した振動素子10と、振動素子10が振動するための空間を有し、振動素子10が支持部材21により挟持され、支持部材21の近傍を屈曲点として振動可能な状態で収容された保護ケースとを具備し、振動素子10が支持部材21に挟持されている領域と支持部材21に挟持されていない領域との境界近傍の振動素子10が挟持されていない部分に、絶縁性接着層12が充填されていない非充填部13が形成されている加速度センサである。屈曲点近傍に非充填部13が形成されていることから、屈曲点近傍で弾性率が小さくなるので、振動素子10が撓みやすくなり、加速度の検出感度が高くなる。また、振動素子10の自由領域の長さを大きくしないので、小型で検出感度の高い加速度センサとできる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加速度センサに関し、特に小型で高感度の加速度センサに関するものである。

従来から、ハードディスクドライブ等の電子機器に外部から加わる衝撃や落下による加速度の検出等の用途に加速度センサが用いられており、短冊状の圧電基板の両主面に主面電極を形成した振動素子の端部の両主面を支持部材によって挟持したタイプの加速度センサが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

このような加速度センサにおいては、与えられた加速度により振動素子が撓んで圧電基板に歪みが生じ、圧電効果で圧電基板に発生した電荷によって、圧電基板の両主面に形成した主面電極間に電位差が生じる。この圧電基板の歪みに応じた電位差を出力電圧として取り出すことによって、加速度が検出される。

特開2000−321299号公報

しかしながら、上述したような従来の加速度センサにおいては、加速度の検出感度を向上させるためには、振動素子の長さを長くするか、あるいは振動素子の幅および厚みを小さくする必要があった。例えば、圧電基板を２枚貼り合わせたバイモルフ型の振動素子の一方端部を支持部材によって挟持した加速度センサに加速度による力Ｆが加わったときに発生する出力電圧Ｖは、圧電基板の圧電定数をＤとし、振動素子の支持部材によって挟持されていない部分の長さ（自由領域の長さ）をＬとし、振動素子の幅をＷとし、振動素子の厚みをＴとすると、Ｖ＝（３／２）×Ｄ×Ｌ／（Ｗ×Ｔ）×Ｆとなり、振動素子の自由領域の長さＬに比例し、振動素子の幅Ｗおよび厚みＴに反比例する。

ここで、加速度センサの加速度の検出感度を向上させるために振動素子の自由領域の長さＬを長くすると、加速度センサの大型化を招き、振動素子の厚みや幅を小さくすると振動素子の強度が低下し、繰り返し加わる加速度に対して信頼性が低下してしまうという問題点があった。

本発明は上記のような従来の技術における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型で加速度の検出感度および信頼性が高い加速度センサを提供することにある。

本発明の加速度センサは、複数の短冊状の圧電基板の両主面に主面電極が配置され、前記複数の短冊状の圧電基板を絶縁性接着層にて接合した振動素子と、該振動素子が振動するための空間を有し、前記振動素子の一方端部または両端部が支持部材により支持されて、該支持部材の近傍を屈曲点として振動可能な状態で収容された保護ケースとを具備する加速度センサであって、前記振動素子が前記支持部材に挟持されている領域と前記支持部材に挟持されていない領域との境界近傍の前記振動素子が前記支持部材に挟持されていない部分に、前記絶縁性接着層が充填されていない非充填部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の加速度センサによれば、振振動素子が支持部材に挟持されている領域と支持部材に挟持されていない領域との境界近傍の振動素子が支持部材に挟持されていない部分に、絶縁性接着層が充填されていない非充填部が形成されていることから、非充填部では、圧電基板が絶縁性接着層により固定されていないので、あるいは弾性率が小さいので、非充填部が形成された屈曲点近傍で振動素子が撓みやすくなり、圧電基板に発生する電荷が増加して出力電圧が増大するので、加速度の検出感度を高くすることができる。このとき、振動素子の自由領域（支持部材に挟持されていない領域）の長さを長くする、あるいは振動素子の幅や厚みを小さくする必要がないので、高感度かつ小型で信頼性の高い加速度センサとすることができる。

本発明の加速度センサの実施の形態の一例を模式的に示す外観斜視図である。 （ａ）は図１に示す加速度センサの外部端子41ａ，41ｂを取り除いた状態を模式的に示す正面図であり、（ｂ）は図１のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示す加速度センサに用いられる振動素子を模式的に示す外観斜視図である。 図３に示す振動素子の分解斜視図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。 （ａ）は本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。

以下に、本発明の加速度センサについて、振動素子の一方端部を支持部材により挟持した片端支持構造の加速度センサを例に、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の第１の加速度センサの実施の形態の一例を模式的に示す外観斜視図である。図２（ａ）は図１に示す加速度センサの外部端子41ａ，41ｂを取り除いた状態を模式的に示す正面図であり、図２（ｂ）は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｃ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。図３は図１に示す加速度センサに用いられる振動素子を模式的に示す外観斜視図である。図４は図３に示す振動素子の分解斜視図である。これらの図において、１は保護ケース、10は振動素子、11は圧電基板、12は絶縁性接着層、13は非充填部、15ａおよび15ｂは主面電極、21は支持部材、22は端面スペーサ部材、23は側面スペーサ部材、31は主面保護部材、32は端面保護部材、33は側面保護部材、41ａおよび41ｂは外部端子である。

図１および図２に示す本例の加速度センサは、両主面にそれぞれ主面電極15ａ，15ｂが配置された２枚の圧電基板11を絶縁性接着層12で接合してなる振動素子10が、長手方向における一方端の両主面を一対の支持部材21により挟持され、さらに支持部材21を介して一対の主面保護部材31によって挟持されている。また、振動素子10の他方端側の支持部材21の端面には端面スペーサ部材22により振動素子10の他方端と空間を設けて端面保護部材32が取着されている。さらに、振動素子10の支持部材21により挟持された部分，支持部材21，主面保護部材31，端面スペーサ部材22，端面保護部材32の側面に対応する環状の側面スペーサ部材23により振動素子10の側面と空間を設けて側面保護部材33が取着されている。これにより、主として主面保護部材31，端面保護部材32，側面保護部材33により構成される保護ケース１内に振動素子10が片端支持された構造の加速度センサが構成されている。保護ケース１には、振動素子10の一方端側に、振動素子10の主面電極15ａ，15ｂと電気的に接続された一対の外部端子41ａ，41ｂが形成されている。そして、振動素子10の一方端部が支持部材21により挟持されている領域と支持部材21に挟持されていない領域との境界近傍の、振動素子10が支持部材21に挟持されていない部分に、絶縁性接着層12が充填されていない非充填部13が、振動素子10の幅および２枚の圧電基板11の間隔に等しい高さで絶縁性接着層12を分断するような形状に形成されている。

このような構造であることから、非充填部13では圧電基板11が絶縁性接着層12により固定されておらず、また非充填部13は絶縁性接着層12のない空間であり、弾性率が小さいので、非充填部13が形成された屈曲点近傍で振動素子10が撓みやすくなる。従って、従来の加速度センサと比較して、同じ加速度でも圧電基板11に大きな歪みが生じ、発生する電荷が増加して出力電圧が増大するので、加速度の検出感度を高くすることができる。このとき、振動素子10の自由領域（支持部材21に挟持されていない領域）の長さを長くする、あるいは振動素子10の幅や厚みを小さくする必要がないので、高感度かつ小型で信頼性の高い加速度センサとすることができる。なお、非充填部13は屈曲点近傍のみに形成しているので、圧電基板11同士の接着強度や接続信頼性が低下してしまうことはない。

また、本例の加速度センサに用いられる振動素子10は、図３および図４に示す例のように、両主面にそれぞれ主面電極15ａ，15ｂが配置された、短冊状の一対の圧電基板11が、間に絶縁性接着層12を介して厚み方向に積層されて構成されている。圧電基板11の両主面に形成された主面電極15ａ，15ｂは、圧電基板11を介して互いに対向するように配置され、振動素子10の一方端の端面において互いに幅方向の逆側に引き出されている。この一対の引き出された部分は、それぞれ外部端子41ａ，41ｂに接続されている。

このような構造を有する本例の加速度センサは、振動素子10の主面に垂直な方向の成分を有する加速度が作用すると、振動素子10が一対の支持部材21によって挟持されて支持されている部分を支点として厚み方向に撓むことになり、圧電基板11に歪みが生じて圧電効果によって発生した電荷を主面電極15ａ，15ｂによって取り出すことができる。このようにして、作用した加速度に応じた電気信号を主面電極15ａ，15ｂにそれぞれ接続された外部端子41ａ，41ｂを通して外部へ出力することで、加速度センサとして機能する。

なお、加速度センサの回路基板等への実装に際して、振動素子10の主面が実装面と平行になるようにした場合には、実装面に垂直な方向の成分を有する加速度を検出することが可能となり、振動素子10の主面が実装面と垂直になるようにした場合には、実装面に平行かつ振動素子10の主面に垂直な方向の成分を有する加速度を検出することが可能となる。また、振動素子10が水平方向に対して傾斜するように固定された場合には、その垂直方向のみならず、横方向からの衝撃も感知することが可能となる。具体的には、保護ケース１の実装面となる主面に対して垂直な面と振動素子10の主面とが成す角（鋭角になる側の角）を、用途に応じて20°〜50°の範囲に設定する。

本例の加速度センサにおいて、振動素子10を構成する圧電基板11は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸鉛等の圧電セラミック材料から成り、その形状は長さが1.5ｍｍ〜3.0ｍｍ、幅が0.4ｍｍ〜1.0ｍｍ、厚みが0.05ｍｍ〜0.2ｍｍの短冊状とされており、それぞれ厚み方向に分極されている。

このような圧電基板11は、原料粉末にバインダを加えてプレスする方法を用いて、あるいは、原料粉末を水および分散剤と共にボールミルを用いて混合した後に乾燥し、バインダ，溶剤，可塑剤等を加えてドクターブレード法により成型する方法等によってシート状と成し、それを必要に応じて積層してプレスした後に、例えば、1100℃〜1400℃のピーク温度で数時間焼成して基板を形成した後に、厚み方向に、例えば60℃〜150℃の温度にて３ｋＶ／ｍｍ〜15ｋＶ／ｍｍの電圧をかけて分極処理を施すことによって作製することができる。

圧電基板11の両主面に被着された主面電極15ａ，15ｂは、材料としては、例えば金，銀，銅，クロム，ニッケル，錫，鉛，アルミニウム等の良導電性の金属を用いればよく、その厚みは、例えば0.1μｍ〜３μｍ程度とされ、圧電基板11を介してその一部が互いに対向するように形成されている。このような主面電極15ａ，15ｂは、金属材料を従来周知の真空蒸着やスパッタリング法等によって圧電基板11の両主面に被着させるか、あるいは上述した金属材料を含む所定の導体ペーストを従来周知の印刷法等によって所定パターンに塗布し、高温で焼き付けることにより被着形成することができる。

圧電基板11を接合する絶縁性接着層12は、例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂，無機質ガラス，エポキシ樹脂等の絶縁材料を用いることができる。例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂による接合では、ガラス繊維のシートであるガラス布にエポキシ樹脂を含浸させた２枚のプリプレグの間に圧電基板11の幅方向に0.25ｍｍ〜0.7ｍｍの隙間ができるように間に挟んで、２つの圧電基板11を上下に重ね合わせ、これを加圧しながら加熱することにより、エポキシ樹脂を所定の厚みに圧縮して硬化させる。ここでの２枚のプリプレグ同士の隙間は、振動素子10が支持部材21に挟持されている領域と、振動素子10が支持部材21に挟持されていない領域との境界近傍の振動素子が支持部材21に挟持されていない部分、すなわち屈曲点近傍の振動素子に撓みが生じる部分に位置するように２枚のプリプレグが配置されており、このプリプレグ同士の隙間が絶縁性接着層12の非充填部13となっている。また、無機質ガラスによる接合では、両主面に主面電極15ａ，15ｂが形成された一対の圧電基板11の間に、振動素子10の屈曲点近傍の振動素子の撓みが生じる部分に隙間ができるようにガラスペーストを印刷塗布した後、これらを重ね合わせ、荷重を加えながら焼成炉を用いて溶融一体化する。焼成炉では300℃〜700℃に加熱される。この焼成の際は、焼成炉として真空炉を用いて行なっておけば、ガラス中への気泡混入を抑制することができる。なお、300℃以上の高温度で接合した場合には、圧電基板11の分極が減極するので、接合後に分極処理する必要がある。

このようにして得られる振動素子10の形状は、例えば長さが３ｍｍであり、幅が0.5ｍｍであり、厚みが0.3ｍｍであり、支持部材21によって挟持された支持領域の長さが１ｍｍであり、支持部材21によって挟持されていない自由領域の長さが２ｍｍであるものとされる。なお、以下の説明において、振動素子10の一方端部（支持部材21によって挟持されている側の端部）を固定端と称し、他方端部を自由端と称する。

以上のように、屈曲点近傍に、絶縁性接着層12の非充填部13が形成されていることにより、屈曲点近傍の振動素子に撓みが生じる部分において、振動素子10の弾性率が小さく、かつ圧電基板11が接着剤により固定されていないことから、圧電基板がより撓みやすくなり、振動素子10が屈曲しやすくなるので、加速度センサの検知感度を上げるのに効果的である。

本例の加速度センサの保護ケース１を構成する一対の主面支持部材21・21，一対の端面スペーサ部材22および一対の側面スペーサ部材23としては、各種セラミックスや合成樹脂等の絶縁性材料を用いることができるが、絶縁性の接着剤を用いることによって、製造工程を大幅に簡略化することができる。特に、炭素繊維のシートやガラス布に樹脂を含浸させたプリプレグや、半硬化状態（Ｂステージ）を有する接着剤を用いることにより、振動素子10の周囲に所望の大きさの振動空間を形成することが容易になる。例えば、熱硬化型のエポキシ系接着剤を使用する場合には、接合すべき部材の一方の接着面に印刷法を用いて塗布した後に、50℃〜70℃程度の温度で１時間〜２時間程度保持して半硬化状態とし、接合すべき部材の他方を貼り合わせて必要に応じて部材間の間隔を調整した後に、100℃〜200℃程度の温度で１時間〜２時間程度保持して本硬化させればよい。

また、保護ケース１を構成する一対の主面保護部材31，端面保護部材32および一対の側面保護部材33は、一対の支持部材21，一対の端面スペーサ部材22および一対の側面スペーサ部材23の厚みによって決定される振動空間を振動素子10の周囲に確保して、振動素子10を保護する機能を有する。また、一対の主面保護部材31は、振動素子10の両主面を一対の支持部材21を介して支持する機能も併せて有しているため、一対の側面保護部材33および端面保護部材32よりも厚みを厚くするのが望ましい。これによって、振動素子10を確実に支持しつつ加速度センサをできるだけ小型化することができる。よって、一対の主面保護部材31の厚みは、例えば0.6ｍｍ〜0.8ｍｍ程度に設定され、一対の側面保護部材33および端面保護部材32の厚みは、例えば0.15ｍｍ〜0.2ｍｍ程度に設定される。

このような主面保護部材31，端面保護部材32および側面保護部材33としては、各種セラミックスや合成樹脂等の絶縁性材料を用いることができるが、絶縁性，耐湿性，耐熱性，接着性等に優れたエポキシ系の樹脂を使用することが望ましい。例えば、三井化学（株）製の「ＥＰＯＸ」（登録商標）等を好適に使用することができる。

外部端子41ａ，41ｂとしては、例えば、樹脂中に導電性フィラーを含有した導電性接着剤を使用できる。導電性接着剤に含有される導電性フィラーとしては、銀，銅等の導電性の良いものが望ましい。また、導電性接着剤における接着樹脂としては、圧電基板11の分極の消失を防止するために、300℃未満で硬化するものが望ましく、例えばエポキシ系樹脂等を好適に使用することができる。

図５〜図８は、（ａ）はそれぞれ図２（ｂ）と同様の、本発明の加速度センサの実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示す断面図である。図５〜図８において、図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。

図５（ａ）および（ｂ）に示す例の加速度センサでは、絶縁性接着層12に絶縁性接着層12の非充填部13として、振動素子10の幅方向に延びた貫通孔が形成されている。このような貫通孔は、絶縁性接着層12としてガラス布基材エポキシ樹脂を用いる場合であれば、ガラス布にパンチ加工を行なうことにより形成することができる。

図６（ａ）および（ｂ）に示す例の加速度センサでは、絶縁性接着層12に絶縁性接着層12の非充填部13として、振動素子10の幅方向に延びた溝部が形成されている。このような溝部は、絶縁性接着層12としてガラス布基材エポキシ樹脂を用いる場合であれば、ガラス布表面にプレス加工により形成することができる。なお、図６（ａ）および（ｂ）に示す例の加速度センサにおいては、一方の圧電基板11側にのみ溝部を形成したが、図７（ａ）および（ｂ）に示す例の加速度センサのように、絶縁性接着層12の両方の圧電基板11側に溝部を形成してもよい。

図５〜図７に示す例の加速度センサにおいても、図１〜４に示す例の加速度センサと同様の効果を得ることができる。

図８（ａ）および（ｂ）に示す例の加速度センサでは、絶縁性接着層12に絶縁性接着層12の非充填部13として、中空部が形成されている。このような中空部は、絶縁性接着層12としてガラス布基材エポキシ樹脂を用いる場合であれば、ガラス布表面にプレス加工により溝部を設けた後、このガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを２枚用意し、溝部同士の開口部が重なるようにこのプリプレグの２枚を重ねることにより形成することができる。

図８（ａ）および（ｂ）に示す例の加速度センサにおいては、前述した図１〜４に示す例の加速度センサと同様に、非充填部13である中空部では振動素子10の屈曲点近傍の弾性率が小さいので、圧電基板11が撓みやすくなり、圧電基板11を大きく屈曲させることが可能となるため、振動素子10の撓みによる歪みがより大きくなり、圧電基板に発生する電荷が増加して出力電圧が増大し、加速度の検出感度を高くすることができる。

図１〜図10に示す例の加速度センサによれば、振動素子10の長手方向における一方端が、両主面のそれぞれに配置された一対の支持部材21およびそれを介して一対の主面保護部材31によって挟持されて支持された片端支持構造とされていることから、両端支持構造の加速度センサと比較して加速度による振動素子10の撓みが大きくなるため、加速度の検出感度が高い加速度センサを得ることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。

例えば、絶縁性接着層12が充填されていない非充填部13は、図９に示す例の加速度センサのように、振動素子10が支持部材21に挟持されている領域と振動素子10が支持部材21に挟持されていない領域との境界近傍の振動素子10が支持部材21に挟持されていない部分に、円形または楕円形状に形成されていてもよい。

また、縁性接着剤が充填されていない非充填部13は、図９に示す例の加速度センサのように、振動素子10が支持部材21に挟持されている領域と振動素子10が支持部材21に挟持されていない領域との境界近傍の振動素子10が支持部材21に挟持されていない部分に、複数の円形または楕円形状に形成されていてもよい。

また、上述した振動素子10は、全て振動素子10の一方端部を支持部材21により挟持する片端支持構造の加速度センサであったが、図11に示す例のように、振動素子10が両端部を支持部材21により挟持する両端支持構造の加速度センサとしてもよい。

次に、本発明の加速度センサの具体例について、図１および図２（ａ）〜（ｃ）に示した実施の形態の一例の加速度センサを例にとって説明する。

まず、チタン酸ジルコン酸鉛の原料粉末にバインダを加えてプレス成形し、1200℃のピーク温度で焼成して、圧電体のブロックを得た。

次に、この圧電体のブロックをワイヤーソーを用いてスライスし、さらにラップ機を用いて両面をラップ研磨することによって、分割されて圧電基板11となる複数の素子領域を有する圧電母基板を作製した。圧電母基板の厚みは100μｍとした。

次に、パターニングされて電荷検出電極15ａ，15ｂとなる金属薄膜を、スパッタ装置を用いて圧電母基板の両主面に形成した。それぞれの金属薄膜はクロムと銀との２層構造とし、クロム薄膜を0.3μｍの厚みで形成した後に、その上に銀薄膜を0.3μｍの厚みで形成した。

次に、両主面に金属薄膜が形成された圧電母基板を分極槽に投入し、300Ｖの電圧を10秒間印加して、圧電母基板を厚み方向に分極処理した。

次に、スクリーン印刷法を用いて金属薄膜の表面にレジストパターンを形成した後に、エッチング液に浸漬して金属薄膜のパターニングを行ない、その後、トルエンに浸漬してレジストを除去することによって、圧電母基板の各素子領域の両主面に電荷検出電極15ａ，15ｂを形成した。

次に、両主面の各素子領域に電荷検出電極15ａ，15ｂが形成された２枚の圧電母基板を真空オーブンに投入して、両者の間に２枚のガラス布基材エポキシ樹脂のプリプレグを介在させて貼り合わせ、荷重を加えながら180℃の温度で２時間保持して接合した。なお、プリプレグの厚みは0.1ｍｍ程度であり、各素子領域の一方端から１ｍｍの範囲に一方のプリプレグを介在させ、他方端から1.4ｍｍの範囲に他方のプリプレグを介在させることで、２つのプリプレグの隙間が0.6ｍｍとなるように２枚のプリプレグを配置し、２枚の圧電母基板の分極の向きが互いに逆向きになるようにして貼り合わせた。

次に、圧電母基板をダイシングソーを用いて各素子領域の境界に沿って切断して個片に分割し、図３および図４に示す例のような振動素子10を複数個同時に得た。なお、振動素子10の形状は、長さが３ｍｍで、幅が0.5ｍｍで、厚みが0.3ｍｍの矩形平板状とした。

次に、振動素子10の長手方向における一方端の端部から１ｍｍの範囲の両主面に、支持部材21となるエポキシ樹脂を塗布し、60℃の温度で１時間程度保持して半硬化状態にした。なお、一対の支持部材21の厚みはそれぞれ100μｍに設定した。

次に、長さおよび幅が振動素子10と同じで、厚みが0.6ｍｍの矩形平板状である一対の主面保護部材31を、長手方向における両端の端面が振動素子10の長手方向における両端の端面と同一平面上に位置し、半硬化状態の一対の支持部材21を介して振動素子10の両主面と間隔をあけて対向するように貼り付けて、150℃の温度で１時間保持して支持部材21を本硬化させることによって固定した。

次に、一対の主面保護部材31の長手方向における他方端部に、一対の端面スペーサ部材22となるエポキシ樹脂を塗布し、60℃の温度で１時間程度保持して半硬化状態にした。なお、一対の端面スペーサ部材22の厚みはそれぞれ50μｍに設定した。

次に、半硬化状態の一対の端面スペーサ部材22を介して一対の主面保護部材31の長手方向における他方端および振動素子10の長手方向における他方端の端面と間隔をあけて対向するように端面保護部材32を貼り付けて、150℃の温度で１時間保持して一対の端面スペーサ部材22を硬化させることによって固定した。なお、端面保護部材32の形状は、長さが1.7ｍｍで、幅が0.5ｍｍで、厚みが0.2ｍｍの矩形平板状とした。また、振動素子10，一対の支持部材21，一対の主面保護部材31，一対の端面スペーサ部材22および端面保護部材32の両側面が、それぞれ同一面上に位置するようにした。

次に、振動素子10の長手方向における一方端の両側面ならびに一対の主面保護部材31および端面保護部材32および一対の支持部材21および一対の端面スペーサ部材22の両側面のそれぞれに、一対の側面スペーサ部材23となるエポキシ樹脂を環状に塗布し、60℃の温度で１時間程度保持して半硬化状態にした。なお、一対の側面スペーサ部材23の厚みはそれぞれ50μｍに設定した。

次に、塗布したエポキシ樹脂が半硬化状態の、一対の側面スペーサ部材23を介して、振動素子10，一対の主面保護部材31，端面保護部材32，一対の支持部材21および一対の端面スペーサ部材22と間隔をあけて対向するように一対の側面保護部材33を貼り付けて、150℃の温度で１時間保持して、一対の側面スペーサ部材23を本硬化させることによって固定した。なお、一対の側面保護部材33の形状は、それぞれ長さが3.25ｍｍで、幅が1.7ｍｍで、厚みが0.2ｍｍである矩形平板状とした。

次に、加速度センサの長手方向における一方端の端面において、端面に引き出された電荷検出電極15ａ，15ｂとそれぞれ接続するように、一対の外部端子41ａ，41ｂとなる導電性樹脂を塗布し、150℃の温度で１時間保持して硬化させることにより、一対の外部端子41ａ，41ｂを形成して加速度センサを完成させた。なお、導電性樹脂としては、導電性フィラーとして銀粒子を含んだエポキシ樹脂系の導電性接着剤を用いた。

このようにして得られた加速度センサに力が加わったときに発生する出力電圧は、絶縁性接着層12が充填されていない非充填部13を形成していない従来の加速度センサに比べて20％高くなった。

このように、振動素子10を構成する絶縁性接着層12に絶縁性接着層12の非充填部13を形成したことにより、振動素子10の長さを長くすることなく検知感度の向上を図ることができた。

したがって、このようにして得られた本発明の加速度センサは、小型で加速度の検出感度が高い優れた加速度センサであった。

１・・・・保護ケース
10・・・・振動素子
11・・・・圧電基板
12・・・・絶縁性接着層
13・・・・非充填部
15ａ，15ｂ・・・・主面電極
21・・・・支持部材
22・・・・端面スペーサ部材
23・・・・側面スペーサ部材
31・・・・主面保護部材
32・・・・端面保護部材
33・・・・側面保護部材
41ａ，41ｂ・・・・外部端子

Claims (1)

1. 複数の短冊状の圧電基板の両主面に主面電極が配置され、前記複数の短冊状の圧電基板を絶縁性接着層にて接合した振動素子と、該振動素子が振動するための空間を有し、前記振動素子の一方端部または両端部が支持部材により支持されて、該支持部材の近傍を屈曲点として振動可能な状態で収容された保護ケースとを具備する加速度センサであって、前記振動素子が前記支持部材に挟持されている領域と前記支持部材に挟持されていない領域との境界近傍の前記振動素子が前記支持部材に挟持されていない部分に、前記絶縁性接着層が充填されていない非充填部が形成されていることを特徴とする加速度センサ。

Images