JP3119055B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JP3119055B2 JP3119055B2 JP05279421A JP27942193A JP3119055B2 JP 3119055 B2 JP3119055 B2 JP 3119055B2 JP 05279421 A JP05279421 A JP 05279421A JP 27942193 A JP27942193 A JP 27942193A JP 3119055 B2 JP3119055 B2 JP 3119055B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- weight
- acceleration sensor
- piezoelectric
- circuit board
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車が衝突した際の
衝撃から乗員を保護するエアバッグシステムに組み込ま
れたうえで衝突を検知するために用いられる加速度セン
サに関する。
衝撃から乗員を保護するエアバッグシステムに組み込ま
れたうえで衝突を検知するために用いられる加速度セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、この種の加速度センサとしては、
検出部、すなわち、信号処理回路が組み込まれる回路基
板と、この回路基板上に隣接配置された一対の圧電素子
と、これら圧電素子上に共通して載置されたウェイトと
からなる検出部を備えたものが用いられている。そし
て、これら圧電素子は圧電セラミックスを用いて作製さ
れたものであり、各圧電素子に対しては加速度作用方向
に沿った分極処理が施されている。なお、これら圧電素
子における分極方向は回路基板の表面と平行になる向き
として設定されており、この分極方向は加速度に対する
検出感度が最も高くなる主軸感度方向と合致している。
検出部、すなわち、信号処理回路が組み込まれる回路基
板と、この回路基板上に隣接配置された一対の圧電素子
と、これら圧電素子上に共通して載置されたウェイトと
からなる検出部を備えたものが用いられている。そし
て、これら圧電素子は圧電セラミックスを用いて作製さ
れたものであり、各圧電素子に対しては加速度作用方向
に沿った分極処理が施されている。なお、これら圧電素
子における分極方向は回路基板の表面と平行になる向き
として設定されており、この分極方向は加速度に対する
検出感度が最も高くなる主軸感度方向と合致している。
【０００３】さらに、この検出部を構成する回路基板は
アルミナを、また、ウェイトは鉄などの素材を用いて作
製されたものであり、各圧電素子の下側に形成された素
子電極の各々は回路基板の電極ランドに、また、これら
圧電素子の上側に形成された共通電極に対してはウェイ
トの下面がそれぞれ熱硬化性接着剤を用いたうえで固着
されている。すなわち、この加速度センサにおける検出
部は、加速度が加わることによって質量の大きなウェイ
トに慣性力が発生し、かつ、この慣性力が発生したウェ
イトによって圧電素子のそれぞれに対してせん断応力が
加えられる結果、加速度に比例した電荷及び電圧が発生
するという圧電セラミックスのせん断方式を検出原理と
して構成されたものである。
アルミナを、また、ウェイトは鉄などの素材を用いて作
製されたものであり、各圧電素子の下側に形成された素
子電極の各々は回路基板の電極ランドに、また、これら
圧電素子の上側に形成された共通電極に対してはウェイ
トの下面がそれぞれ熱硬化性接着剤を用いたうえで固着
されている。すなわち、この加速度センサにおける検出
部は、加速度が加わることによって質量の大きなウェイ
トに慣性力が発生し、かつ、この慣性力が発生したウェ
イトによって圧電素子のそれぞれに対してせん断応力が
加えられる結果、加速度に比例した電荷及び電圧が発生
するという圧電セラミックスのせん断方式を検出原理と
して構成されたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
検出部を構成するに際しては、アルミナからなる回路基
板，圧電セラミックスからなる圧電素子及び鉄からなる
ウェイトを互いに重ね合わせたうえでの加熱処理を行う
ことになる。しかしながら、この際、アルミナ，圧電セ
ラミックス及び鉄それぞれの有する熱膨張係数が８×１
０-6／℃，２×１０-6／℃，１２×１０-6／℃というよ
うに大きく相違しているため、重ね合わされた回路基板
及び圧電素子，ウェイトを全体として一括的に加熱処理
した際には、これらの熱膨張係数の差に基づく内部応力
が発生し、回路基板及びウェイトで挟まれた圧電素子に
対して大きな内部応力が集中することになってしまう。
検出部を構成するに際しては、アルミナからなる回路基
板，圧電セラミックスからなる圧電素子及び鉄からなる
ウェイトを互いに重ね合わせたうえでの加熱処理を行う
ことになる。しかしながら、この際、アルミナ，圧電セ
ラミックス及び鉄それぞれの有する熱膨張係数が８×１
０-6／℃，２×１０-6／℃，１２×１０-6／℃というよ
うに大きく相違しているため、重ね合わされた回路基板
及び圧電素子，ウェイトを全体として一括的に加熱処理
した際には、これらの熱膨張係数の差に基づく内部応力
が発生し、回路基板及びウェイトで挟まれた圧電素子に
対して大きな内部応力が集中することになってしまう。
【０００５】そして、検出部を構成する圧電素子に内部
応力が集中したままで残っていると、これら検出部相互
間における特性ばらつきが発生することになり、加速度
センサの品質管理上における不都合が生じることになっ
てしまう。また、圧電素子に内部応力が集中している
と、検出部を構成する回路基板の表面と直交する向きの
作用、例えば、この回路基板を厚み方向に沿って押し曲
げる力が加わった場合などにおいても加速度センサから
センサ出力が送出されることになり、エアバッグシステ
ムの誤動作というような重大問題を引き起こすことにも
なりかねなかった。
応力が集中したままで残っていると、これら検出部相互
間における特性ばらつきが発生することになり、加速度
センサの品質管理上における不都合が生じることになっ
てしまう。また、圧電素子に内部応力が集中している
と、検出部を構成する回路基板の表面と直交する向きの
作用、例えば、この回路基板を厚み方向に沿って押し曲
げる力が加わった場合などにおいても加速度センサから
センサ出力が送出されることになり、エアバッグシステ
ムの誤動作というような重大問題を引き起こすことにも
なりかねなかった。
【０００６】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、加熱処理によって検出部を構成した
際の圧電素子に対して内部応力が集中することのない加
速度センサを提供するものである。
れたものであって、加熱処理によって検出部を構成した
際の圧電素子に対して内部応力が集中することのない加
速度センサを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる加速度セ
ンサは、このような目的を達成するため、信号処理回路
が組み込まれる回路基板と、加速度作用方向に沿って分
極処理されたうえで回路基板上に固着された一対の圧電
素子と、これら圧電素子上に固着されたウェイトとから
なる検出部を備えており、圧電素子は互いに当接した状
態でウェイトに固着されており、かつ、ウェイトは圧電
素子と略同等の熱膨張係数を有する素材を用いて作製さ
れたものであることを特徴としている。そして、この
際、一対の圧電素子の分極方向は、回路基板の表面と平
行になる向きにされるとともに、互いに逆向きにされた
ものであればよい。さらには、圧電素子及びウェイトは
ともに圧電セラミックスを用いて作製されたものであ
り、ウェイトは分極処理されていないものであればよ
い。
ンサは、このような目的を達成するため、信号処理回路
が組み込まれる回路基板と、加速度作用方向に沿って分
極処理されたうえで回路基板上に固着された一対の圧電
素子と、これら圧電素子上に固着されたウェイトとから
なる検出部を備えており、圧電素子は互いに当接した状
態でウェイトに固着されており、かつ、ウェイトは圧電
素子と略同等の熱膨張係数を有する素材を用いて作製さ
れたものであることを特徴としている。そして、この
際、一対の圧電素子の分極方向は、回路基板の表面と平
行になる向きにされるとともに、互いに逆向きにされた
ものであればよい。さらには、圧電素子及びウェイトは
ともに圧電セラミックスを用いて作製されたものであ
り、ウェイトは分極処理されていないものであればよ
い。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、圧電素子及びウェイトの双
方が互いに略同等の熱膨張係数を有している結果、圧電
素子及びウェイト間において、これらの熱膨張係数の差
に基づく内部応力が発生したり、発生した内部応力が圧
電素子に集中して残留することは起こり得ないことにな
る。
方が互いに略同等の熱膨張係数を有している結果、圧電
素子及びウェイト間において、これらの熱膨張係数の差
に基づく内部応力が発生したり、発生した内部応力が圧
電素子に集中して残留することは起こり得ないことにな
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１０】図１は、本実施例にかかる加速度センサが
備える検出部の全体構造である。
備える検出部の全体構造である。
【００１１】加速度センサの備える検出部は、信号処理
回路（図示していない）が組み込まれる回路基板１と、
この回路基板１上に互いに当接された状態で隣接配置さ
れた一対の圧電素子２と、これら圧電素子２上に共通し
て載置されたウェイト３とから構成されており、これに
より圧電素子２は互いに当接された状態で、ウェイト３
に固着されている。そして、回路基板１はアルミナを用
いて作製されたものである一方、圧電素子２及びウェイ
ト３のそれぞれはともに圧電セラミックスを用いて作製
されたものとなっている。また、この際、各圧電素子２
の下側に形成された素子電極２ａのそれぞれは回路基板
１の電極ランド４に対して、さらに、これら圧電素子２
の上側に形成された共通電極２ｂに対してはウェイト３
の下面が熱硬化性接着剤（図示していない）を用いたう
えで固着されている。
回路（図示していない）が組み込まれる回路基板１と、
この回路基板１上に互いに当接された状態で隣接配置さ
れた一対の圧電素子２と、これら圧電素子２上に共通し
て載置されたウェイト３とから構成されており、これに
より圧電素子２は互いに当接された状態で、ウェイト３
に固着されている。そして、回路基板１はアルミナを用
いて作製されたものである一方、圧電素子２及びウェイ
ト３のそれぞれはともに圧電セラミックスを用いて作製
されたものとなっている。また、この際、各圧電素子２
の下側に形成された素子電極２ａのそれぞれは回路基板
１の電極ランド４に対して、さらに、これら圧電素子２
の上側に形成された共通電極２ｂに対してはウェイト３
の下面が熱硬化性接着剤（図示していない）を用いたう
えで固着されている。
【００１２】すなわち、従来例におけるウェイト３は鉄
などからなり、圧電セラミックスからなる圧電素子２よ
りも大きな熱膨張係数（１２×１０-6／℃）を有するも
のであったのに対し、本実施例におけるウェイト３は圧
電素子２と同じ圧電セラミックスを用いて作製され、圧
電素子２と同一の熱膨張係数（２×１０-6／℃）を有す
るものとなっている。そして、これら圧電素子２のそれ
ぞれに対しては、加速度作用方向、すなわち、回路基板
１の表面と平行な向きが分極方向（主軸感度方向）Ａと
なる分極処理が予め施されているにも拘わらず、ウェイ
ト３に対しては何らの分極処理も全く施されていない。
などからなり、圧電セラミックスからなる圧電素子２よ
りも大きな熱膨張係数（１２×１０-6／℃）を有するも
のであったのに対し、本実施例におけるウェイト３は圧
電素子２と同じ圧電セラミックスを用いて作製され、圧
電素子２と同一の熱膨張係数（２×１０-6／℃）を有す
るものとなっている。そして、これら圧電素子２のそれ
ぞれに対しては、加速度作用方向、すなわち、回路基板
１の表面と平行な向きが分極方向（主軸感度方向）Ａと
なる分極処理が予め施されているにも拘わらず、ウェイ
ト３に対しては何らの分極処理も全く施されていない。
【００１３】そこで、このウェイト３は加速度に基づく
慣性力を発生し、圧電素子２に対してせん断応力を加え
る質量の大きな物体としてのみ作用することになる。な
お、ここでのウェイト３が圧電セラミックスからなるも
のに限定されることはなく、圧電素子２と略同等の熱膨
張係数を有する素材を用いて作製されたものでありさえ
すればよい。したがって、上記構造の検出部を構成する
に際し、アルミナからなる回路基板１と、圧電セラミッ
クスからなる圧電素子２及びウェイト３とを互いに重ね
合わせたうえでの一括的な加熱処理を行ったとしても、
圧電素子２及びウェイト３の有する熱膨張係数の差に基
づく内部応力が発生することは起こらないことになる。
慣性力を発生し、圧電素子２に対してせん断応力を加え
る質量の大きな物体としてのみ作用することになる。な
お、ここでのウェイト３が圧電セラミックスからなるも
のに限定されることはなく、圧電素子２と略同等の熱膨
張係数を有する素材を用いて作製されたものでありさえ
すればよい。したがって、上記構造の検出部を構成する
に際し、アルミナからなる回路基板１と、圧電セラミッ
クスからなる圧電素子２及びウェイト３とを互いに重ね
合わせたうえでの一括的な加熱処理を行ったとしても、
圧電素子２及びウェイト３の有する熱膨張係数の差に基
づく内部応力が発生することは起こらないことになる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる加
速度センサによれば、検出部を構成する圧電素子及びウ
ェイトの双方が互いに略同等の熱膨張係数を有している
のであるから、一括的な加熱処理によって回路基板，圧
電素子及びウェイトの固着を行った際においても、圧電
素子及びウェイト間で熱膨張係数の差に基づく内部応力
が発生することはなく、回路基板及びウェイトで挟まれ
た圧電素子に内部応力が集中したまま残留することは起
こり得ない。その結果、これら検出部相互間における特
性ばらつきが発生することはなくなり、また、回路基板
を厚み方向に沿って押し曲げる力が加わった場合などに
おいても加速度センサからセンサ出力が送出されること
はなくなるという効果が得られる。また、一対の圧電素
子を互いに当接させてウエイトに固着しているので、次
のような製法を採用することができる。すなわち、分極
された圧電素子の複数の集合体である大型原板（マザー
原板）を一対作製したうえで、これらマザー原板を互い
の分極方向が異なるように当接させて固着一体化し、さ
らに一体化したマザー原板を所定の厚みにスライスする
ことにより 、 加速度センサ一つ分に相当する圧電素子 、 つ
まり、互いに当接した状態の一対の圧電素子を同時に作
製することができる。 さらには、上記のようにして作製
した一対の圧電素子は、マザー原板から切り出した時点
においてすでに互いに一体化しているので、そのあと、
圧電素子をウェイトに固着することにより加速度センサ
を作製する際におけるこれらの圧電素子の取り扱いが容
易になる、という効果も期待できる。 また、上記したマ
ザー原板を複数対 、 分極方向が互いに異なる方向になる
ように配置したうえで固着し、さらに複数対の奥行きを
幅広の状態で準備すれば、大量の加速度センサを容易に
作製することができる。
速度センサによれば、検出部を構成する圧電素子及びウ
ェイトの双方が互いに略同等の熱膨張係数を有している
のであるから、一括的な加熱処理によって回路基板，圧
電素子及びウェイトの固着を行った際においても、圧電
素子及びウェイト間で熱膨張係数の差に基づく内部応力
が発生することはなく、回路基板及びウェイトで挟まれ
た圧電素子に内部応力が集中したまま残留することは起
こり得ない。その結果、これら検出部相互間における特
性ばらつきが発生することはなくなり、また、回路基板
を厚み方向に沿って押し曲げる力が加わった場合などに
おいても加速度センサからセンサ出力が送出されること
はなくなるという効果が得られる。また、一対の圧電素
子を互いに当接させてウエイトに固着しているので、次
のような製法を採用することができる。すなわち、分極
された圧電素子の複数の集合体である大型原板（マザー
原板）を一対作製したうえで、これらマザー原板を互い
の分極方向が異なるように当接させて固着一体化し、さ
らに一体化したマザー原板を所定の厚みにスライスする
ことにより 、 加速度センサ一つ分に相当する圧電素子 、 つ
まり、互いに当接した状態の一対の圧電素子を同時に作
製することができる。 さらには、上記のようにして作製
した一対の圧電素子は、マザー原板から切り出した時点
においてすでに互いに一体化しているので、そのあと、
圧電素子をウェイトに固着することにより加速度センサ
を作製する際におけるこれらの圧電素子の取り扱いが容
易になる、という効果も期待できる。 また、上記したマ
ザー原板を複数対 、 分極方向が互いに異なる方向になる
ように配置したうえで固着し、さらに複数対の奥行きを
幅広の状態で準備すれば、大量の加速度センサを容易に
作製することができる。
【図１】本実施例にかかる加速度センサの検出部構造を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ 回路基板 ２ 圧電素子 ３ ウェイト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−288768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81572（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−72167（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/09 H01L 41/08
Claims (3)
- 【請求項１】信号処理回路が組み込まれる回路基板
（１）と、加速度作用方向に沿って分極処理されたうえ
で回路基板（１）上に固着された一対の圧電素子（２）
と、これら圧電素子（２）上に固着されたウェイト
（３）とからなる検出部を備えた加速度センサであっ
て、圧電素子（２）は互いに当接した状態でウェイト（３）
に固着されており、かつ、 ウェイト（３）は圧電素子
（２）と略同等の熱膨張係数を有する素材を用いて作製
されたものであることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】一対の圧電素子（２）の分極方向は、回路
基板（１）の表面と平行になる向きにされるとともに、
互いに逆向きにされたものであることを特徴とする請求
項１記載の加速度センサ。 - 【請求項３】圧電素子（２）及びウェイト（３）はとも
に圧電セラミックスを用いて作製されたものであり、ウ
ェイト（３）は分極処理されていないものであることを
特徴とする請求項１または２記載の加速度センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05279421A JP3119055B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 加速度センサ |
| SG1996000942A SG66216A1 (en) | 1993-11-09 | 1994-11-07 | Acceleration sensor |
| EP94117543A EP0653641B1 (en) | 1993-11-09 | 1994-11-07 | Acceleration sensor |
| DE69405962T DE69405962T2 (de) | 1993-11-09 | 1994-11-07 | Beschleunigungsmessaufnehmer |
| US08/925,896 US6094984A (en) | 1993-11-09 | 1997-09-08 | Acceleration sensor with a circuit board separated from a base plate by a space |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05279421A JP3119055B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128359A JPH07128359A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3119055B2 true JP3119055B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=17610852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05279421A Expired - Lifetime JP3119055B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119055B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114624468B (zh) * | 2022-05-17 | 2022-09-02 | 山东利恩斯智能科技有限公司 | 一种防水型六维振动传感器及其测量方法 |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP05279421A patent/JP3119055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07128359A (ja) | 1995-05-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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