JP3333653B2 - 加速度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加速度センサに関するも
ので、より具体的には外部からの振動、衝撃を検知する
圧電型加速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電セラミックスを用いた加速度
センサは、図２３（Ａ）のように板状の圧電素子１の上
におもり２を取り付け、外部からの加速度によりおもり
２に慣性力を発生させ、おもり２の慣性力により圧電素
子１に応力を与えて電圧を発生させ、発生電圧の大きさ
によって加速度を検知している。

【０００３】より具体的には、平板状の圧電素子１は、
その剪断方向（図中矢印方向）に分極されるとともに、
その上下両面には、それぞれ全面に導体（金等）が蒸着
されて電極３ａ，３ｂが形成される。そして、おもり２
は導電製材料から構成することにより、その電極３ａと
おもり２の表面２ａとを同電位にし、係るおもり２の表
面２ａを圧電素子１の一方の取り出し電極として使用し
ている。また、圧電素子１の下面が他方の取り出し電極
３ｂとなる。

【０００４】そして係る構成の加速度センサをプリント
配線板４上に実装するには、プリント配線板４上の電極
パターン５ａの上に圧電素子１の下面の電極３ｂとが面
接触するように配置し、導電性接着剤などにより固定す
る。また、プリント配線板４上の他の電極パターン５ｂ
と、おもり２の上面２ａとをリード線６を介して接続す
る。

【０００５】この状態で加速度センサに対して圧電素子
の分極方向と平行な方向（正逆方向を含む）に力が加わ
ると、おもり２の慣性力により圧電素子１が剪断方向に
変形し、それにともない分極方向と直交する上下方向に
電圧が発生する。そして、係る発生する電圧値は、一定
の範囲内で加わった力と比例関係がある。従って、係る
電圧が、両電極パターン５ａ，５ｂ間に生じるので、そ
の両電極パターン５ａ，５ｂ間の電圧を検出することに
より、加速度を検出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧電センサは、
圧電素子１の一方の電極３ａからの出力をリード線６で
取り出すようにしているため、リフローによる自動的な
はんだ付けができず、プリント配線板への取り付けに時
間がかかるとともに、係る接続処理が煩雑でコスト高に
つながる。

【０００７】さらに、実装時の作業性を考慮すると、上
記の様に実際のプリント配線板４にリード線６を取り付
けるのは煩雑であるので、例えば同図（Ｂ）に示すよう
に、ベースプレート７の上の一方の電極パターン８ａ上
に圧電素子１を載置するとともに導電性接着剤などによ
り接着する。また、ベースプレート７上の所定位置に形
成した他の電極パターン８ｂに上記リード線６を接続す
る。このようにしてユニット化しておき、実際のプリン
ト配線板４上に実装する際には、ベースプレート７をプ
リント配線板４上の所定位置に配置し、はんだ９を介し
て圧電素子１とプリント配線板４上の回路パターンとの
導通を図るようにする。すると、圧電素子１とおもり２
に加え、ベースプレート７が必須の構成となり、３層構
造となる。その結果、素子の大型化（嵩が張る）を招く
ばかりか、部品点数の増加に伴うコスト高も招く。

【０００８】また、同図（Ａ），（Ｂ）に示すいずれの
構造のセンサも、リード線の取り出しのための空間が必
要となり、プリント配線板４上に実装するには、圧電素
子１の平面形状よりもさらに一回り以上大きな空間が必
要となる。

【０００９】一方、分極方向に対して正逆方向に力が加
わると、それにともない生じる電圧の極性も反転する。
従って、分極方向をその軸のみならず方向まで正確に知
る必要があり、また、実際にプリント配線板上に設置す
る場合には、係る方向まで注意を払って設置しなければ
ならず、しかも係る加速度センサは非常に小型であるた
め、その方向性を確認し実装することは煩雑となる。

【００１０】また、従来の加速度センサでは、１つの素
子（センサ）で測定できる方向は１方向に限られてい
る。一方、実際の使用環境を考えると、少なくともＸ−
Ｙの２方向を検出する必要があることが多く、よって、
２個の加速度センサを用意し、それらを分極方向が直交
するようにしてプリント配線板４に実装しなければなら
ない。すると、センサの設置作業が２度必要となり煩雑
さ並びに工程数が増加する。さらに、センサ全体のプリ
ント配線板上での占有面積が増加する。

【００１１】さらに、同一加速度に対する圧電素子１の
上下両面間に発生する出力電圧は、おもり２の比重や厚
み寸法，並びに圧電素子１の厚み等により定まる。した
がって、出力電圧を高くして感度を増すためには、上記
各値を大きく（厚く）する必要がある。しかし、圧電素
子１に対して所定方向の分極を行うには、その圧電素子
の表面に一定の距離をおいて形成した分極用の電極間に
所定の分極電圧を印加することにより、正極から負極に
向けて電界を発生させ、その電界方向に分極を生じさせ
る。したがって、圧電素子１の厚さを増すと、表面付近
に電界が集中して厚み方向の中間部分にまで電界を発生
させることができずに十分な分極が行えず、その結果厚
みを増すことによる出力電圧の増加には限界がある。

【００１２】また、与えられた加速度により圧電素子１
が剪断方向に変形するためにはある程度の大きさが必要
であるが、圧電素子を分極させる際に印加する分極電圧
は、およそ２ｋＶ／ｍｍ程度であり、圧電素子を大きく
することは分極をする際の電極間距離が長くなることに
なり、その結果印加電圧が大きくなり取扱いが危険で煩
雑となる。さらに、一度製造して得られたセンサの出力
（検出感度）は、そのセンサ固有のものとなり、使用者
側で任意に出力感度を調整することはできなかった。

【００１３】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、圧電素子の両面にある電極構造を工夫することに
より、よりシンプルな構造で、しかもリード線等を用い
ることなくプリント配線板の上に直接配置でき、対象型
でプリント配線板の上に方向性をさほど考えることなく
直接実装することができ、出力電圧が高くて高感度にす
ることができ、分極させる際の分極電圧も小さく押さえ
ることができ、さらに加速度が加わった時の圧電素子の
伸縮・変形の動作が安定的で、また、１つのセンサで２
方向（Ｘ方向，Ｙ方向）の加速度を検出することがで
き、小型，薄型化を図ることができ、さらに、１つのセ
ンサの出力電圧を簡単に変更できる加速度センサを提供
することにある。

【００１４】

【課題が解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る加速度センサでは、板状の圧電素子
と、前記圧電素子の上に重ねて設けられる板状のおもり
とを備えた加速度センサにおいて、前記圧電素子の内部
に、上下面に平行でかつ互いに向かい合う、または反発
し合う方向の分極を形成することにより１つの前記圧電
素子内に異なる方向の複数の分極を形成し、前記圧電素
子の前記おもりと対向する上面に、前記異なる方向の分
極の両側に重なるようにして共通電極を形成し、かつ前
記圧電素子の下面所定位置に、前記異なる方向の分極の
各領域にそれぞれ第１，第２電極を形成し、前記第１，
第２電極間に発生する出力電圧を取り出し可能とした。
そして、好ましくは前記第１電極と第２電極の寸法形状
をほぼ等しくすることである。

【００１５】また、板状の圧電素子と、前記圧電素子の
上に重ねて設けられる板状のおもりとを備えた加速度セ
ンサにおいて、前記圧電素子内に、Ｘ方向の加速度を検
知するＸ方向検知部と、前記Ｘ方向と直交するＹ方向の
加速度を検知するＹ方向検知部とを備え、前記圧電素子
の前記Ｘ方向検知部内に、上下面に平行でかつ互いに向
かい合う、または反発し合う方向の分極を形成するとと
もに、前記圧電素子の前記おもりと対向する上面に、前
記異なる方向の分極の両側に重なるようにしてＸ方向用
の共通電極を形成し、前記圧電素子の下面所定位置に、
前記異なる方向の分極の各領域にそれぞれＸ方向用の第
１，第２電極を形成し、前記第１，第２電極間に発生す
る出力電圧を取り出し可能とし、かつ前記圧電素子の前
記Ｙ方向検知部内に、上下面に平行で前記Ｘ方向検知部
内の前記分極と直交し、かつ互いに向かい合う、または
反発し合う方向の分極を形成するとともに、前記圧電素
子の前記おもりと対向する上面に、前記異なる方向の分
極の両側に重なるようにしてＹ方向用の共通電極を形成
し、前記圧電素子の下面所定位置に、前記異なる方向の
分極の各領域にそれぞれＹ方向用の第１，第２電極を形
成し、前記第１，第２電極間に発生する出力電圧を取り
出し可能としてもよい。

【００１６】そして、好ましくは、Ｘ方向用の第１，第
２電極同士の寸法形状をほぼ等しくすると共に、Ｙ方向
用の第１，第２電極同士の寸法形状をほぼ等しくするこ
とであり、また、それら各電極（Ｘ方向，Ｙ方向）のす
べての寸法形状をほぼ等しくするとなお良い。

【００１７】さらに、前記圧電素子の下側に基板を設
け、前記基板の上下面に所定数の外部電極を設け、前記
圧電素子の下面に形成した前記各電極と前記基板に設け
た前記各外部電極とを接続させ、前記各外部電極を介し
て前記前記圧電素子の下側に形成された所定対の電極間
に発生する出力電圧を取り出し可能とするとなおよい。

【００１８】そして前記外部電極としては、例えば前記
基板の上下面及び側面に渡って連続的に形成された電極
で形成したり、或いは、前記基板の上下面に外部電極パ
ターンと、前記基板の内部を貫通し、前記対向する両外
部電極パターンを接続する導電性通路とから構成しても
良い。

【００１９】さらに、前記圧電素子内に、同一方向の加
速度を検出するための、互いに向かい合う、または反発
し合う方向の分極を備えたブロックを複数備え、前記複
数のブロックのうち少なくとも２つ以上のブロック間の
第１，第２電極を直列接続し、前記直列接続されたブロ
ック全体の出力電圧を取り出し可能とするとなお良い。

【００２０】

【作用】本発明の加速度センサは、外部からの加速度に
よっておもりに慣性力を発生させ、この慣性力で圧電素
子に応力を与えると、圧電素子の上面に形成した共通電
極と下面に形成した第１電極との間および共通電極と第
２電極との間にそれぞれ所定の電圧が発生する。その際
に、圧電素子の分極方向が同一方向でなく互いに正反対
としていることにより、第１電極側と第２電極側で発生
する電圧も正反対となり、しかも、第１，第２電極は、
共通電極を介して直列接続されているので、第１，第２
電極間には上記両電圧が加算された大きさの出力電圧が
発生する。これにより、下面（同一平面）からの電圧取
り出しが可能で、しかも、出力電圧も従来のものに比し
約２倍となり高感度となる。

【００２１】そして、圧電素子の下面に形成された同一
方向を検出する電極（第１，第２電極，Ｘ方向用または
Ｙ方向用の第１，第２電極）の寸法形状を等しくすると
分極用の電極間距離が等しくなるので、単一電源から電
源供給が可能となり、製造が容易となる。また、各領域
で対象形となるためにある方向に生じた加速度に対する
応力も均一となり、変形が安定して行われる。さらに、
対となる電極と各共通電極との間で発生する電圧もほぼ
等しくなるので、出力電圧として取り出した後の加速度
算出処理が容易となる。特に、Ｘ−Ｙ方向検出可能な加
速度センサにおいて、すべての電極の寸法形状をほぼ等
しくした場合には、面内の所定方向に発生する加速度の
Ｘ，Ｙ成分に対して、異なる係数を掛けることなくその
まま成分の比が出力電圧の比に対応する。

【００２２】さらに、請求項２に記載のように一方向を
検出するか速度センサに於いて第１，第２電極の寸法形
状をほぼ等しくした場合には、センサは対称形となり、
プリント配線板上の所定のパターン上に対し、第１，第
２のいずれの電極を実装することが可能となると共に、
いずれの実装形態でも出力は同じになる。

【００２３】同一の圧電素子内に、分極方向が直交する
Ｘ方向検知部とＹ方向検知部を設けた場合には、Ｘ−Ｙ
平面内での所定方向に加速度が加わると、その加速度の
Ｘ成分，Ｙ成分の大きさに応じてそれぞれ両検知部内の
第１，第２電極間に出力電圧が発生する。従って、１つ
の素子（センサ）で面内加速度が測定できる。

【００２４】さらに、同一方向を検出するための一対の
分極を備えたブロックを複数設けると共に、各ブロック
に存在する電極同士を適宜接続すると、その方向に加速
度が加わったときに生じる出力電圧は、接続したブロッ
ク数の正数倍となり、より高感度となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る加速度センサの好適な実
施例を添付図面を参照にして詳述する。図１は本発明の
第１実施例を示しており、同図に示すように、本実施例
の加速度センサは、同一平面形状・同一厚さからなる板
状の圧電素子１１上におもり１２を積層し、接着剤（エ
ポキシ樹脂等）にて接着一体化することにより構成され
ている。

【００２６】そして、圧電素子１１の上面側には、その
全面に金等の導体を蒸着して共通電極１４が形成され、
また圧電素子１１の下面側には中央で分離された２つの
第１，第２電極１５ａ，１５ｂが形成されている。この
第１，第２電極１５ａ，１５ｂも、上記共通電極１４と
同様に蒸着により形成するが、中央の電極未形成部分１
６は、予めマスクにより覆っておき蒸着されないように
したり、或いは一旦全面に一様に蒸着した後、当該部分
のみ除去する様にしてもよく、その他任意の方法により
形成できる。そして、本例では、両第１，第２電極１５
ａ，１５ｂの寸法形状を同一にしている。

【００２７】さらに圧電素子１１は、上記電極１４，１
５ａ，１５ｂと平行で、圧電素子１１の下面の電極未形
成部分１６に向けて互いに向き合う方向に分極されてい
る（分極方向は同図（Ｂ）中矢印Ｐで示す）。

【００２８】なお、本例では、おもり１２を、圧電素子
１１と同一の圧電材料で構成したが、この材質は任意で
あり、導電性の有無も問わない。また、両者１１，１２
の厚さも同じにしたが、これも必ずしも同じにする必要
はない。

【００２９】一方、上記構成の等価回路は、図２に示す
ようになっている。すなわち、第１電極１５ａと、共通
電極１４との間に容量Ｃ１が存在し、第２電極１５ｂと
共通電極１４との間には容量Ｃ２が存在する。この容量
Ｃ１，Ｃ２は共通電極１４を介して導通され、第１電極
１５ａから第２電極１５ｂへの直列回路が構成される。
さらに、両第１，第２電極１５ａ，１５ｂ間にも容量Ｃ
３が存在する。そして、本例では、第１電極１５ａと第
２電極１５ｂの大きさを等しくしたため、共通電極１４
との対向面積は等しく、また同一の圧電素子１１を挟ん
で共通電極１４と対向しているので、電極間距離並びに
その間の誘電率も等しい。よって、Ｃ１とＣ２は等しく
なる。

【００３０】この状態で加速度センサが分極方向Ｐと同
一方向に加速度を外部から受けると、おもり１２に慣性
力が発生し、この慣性力で圧電素子１１に応力が与えら
れる。すると、その応力の大きさに応じて圧電素子１１
の共通電極１４と第１電極１５ａとの間および共通電極
と第２電極１５ｂとの間に電圧Ｖ１，Ｖ２を発生する。
但し、上記したように分極方向Ｐを反対方向にしている
ため、上記各電極間に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２の極性も
正反対となる。よって、同図（Ｂ）に示すように、２つ
の電圧Ｖ１，Ｖ２は共通電極１４を介して直列接続さ
れ、互いに加算された電圧Ｖ（＝Ｖ１＋Ｖ２）が第１，
第２電極１５ａ，１５ｂ間に発生する。そして、このよ
うにある加速度が加わった時に生じる出力電圧は、容量
Ｃ１，Ｃ２が等しいためＶ１，Ｖ２もほぼ等しくなり、
出力電圧Ｖは、２×Ｖ１となり、従来の同一形状のセン
サに対し、同一加速度が与えられた時の出力電圧は約２
倍となる。

【００３１】上記のように、本実施例の加速度センサで
は、与えられた加速度にともない発生する電圧を外部回
路に取り出すための電極が第１，第２電極１５ａ，１５
ｂとなり、圧電素子１１の下面に配置することができ、
圧電素子１１の上面すなわちおもり１２との接合面に形
成された共通電極１４は、単に容量Ｃ１，Ｃ２を接続す
る導通路となっていればよいので、外部に取り出す必要
がない。

【００３２】そして、加速度センサの電極が同一平面で
ある下面に位置するため、面実装が可能となる。すなわ
ち、図１に示すように、第１，第２電極１５ａ，１５ｂ
を、プリント配線板１７の上面所定位置に形成された回
路パターン１８ａ，１８ｂと接触する様にプリント配線
板１７の上に実装することにより面実装される。なお、
両電極１５ａ，１５ｂと回路パターン１８ａ，１８ｂの
接続は、導電性接着剤等により行う。このように、加速
度センサの出力用の電極が下面に位置するので、面実装
が可能でプリント配線板上への実装処理が容易であると
共に、従来のようにリード線による引出しが不要で、係
るリード線接続用の空間が不要となるので、占有面積を
小さくすることができる。また、圧電素子やおもりの内
部にスルーホールやビヤなどの導電性通路を設けたり、
圧電素子等の外周囲に電極パターンを設ける必要がない
ため、構成が簡単で、電極形成も簡便となる。しかも、
圧電素子全体を加速度検出に利用できると共に、加速度
を受けた際に均一に変形するため、精度並びに感度が良
くなる。。

【００３３】また、本例では第１，第２電極パターン１
５ａ，１５の寸法形状を等しくし、しかも、分極方向を
互いに向き合う方向にしたため、図１に示す状態（第１
電極１５ａが図中左側に位置する）から１８０度反転さ
せて第２電極１５ｂが図中左側に位置するようにしたと
しても分極の状態を含めて図示の状態と同一構造とな
る。すなわち、分極方向に対する方向性がなく、プリン
ト配線板１７上に実装するに際し、第２電極１５ｂと回
路パターン１８ａとを接続するようにしても同一の出力
特性が得られる。このように、方向性がないため、加速
度センサの実装処理が簡易になる。

【００３４】次に、上記した実施例の効果を実証するた
め、圧電素子の両面に形成する電極パターンのみ変え、
それ以外の圧電素子並びにおもりの寸法形状並びに材質
は同じ構造の加速度センサを形成した。そして各加速度
センサに対して、同一の加速度を与えた時の出力電圧を
測定し、それぞれを比較した。

【００３５】すなわち、下記表１に示すように、幅（長
手方向の辺の長さ）Ｗが３．２ｍｍ，奥行Ｄが１．６ｍ
ｍ，厚さｔが０．２５ｍｍからなる矩形板状の圧電素子
及びおもりを用い、圧電素子の上下面に図１に示すよう
に共通電極及び第１，第２電極を設けた後、両者を積層
し一体化して本発明品を製造した。なお、センサ全体の
厚さは０．５０ｍｍとなった。

【００３６】比較例としては、上記同一形状の圧電素子
（分極は１方向），おもりを用い、圧電素子に形成する
電極を図２３（Ａ）に示すように上下両面にそれぞれ全
面に形成した後、おもりを載置した。これにより、圧電
素子の下面とおもりの上面が取り出し電極となる。そし
て、このセンサ全体の厚さも上記と同様に０．５０ｍｍ
となった。

【００３７】すると、理論値では本発明品ではＣ１，Ｃ
２，Ｃ３並びにセンサ全体の容量Ｃは表に示すようにな
り、センサ単体での感度は０．３３０ｍＶ／Ｇとなる。
一方、比較例では、圧電素子を挟んで上下にそれぞれ１
枚の電極が形成されているため、等価回路を考えると、
本発明品のように複数の容量の直／並列回路ではなく、
１個の容量Ｃと考えることができ、その容量は表に示す
ようになる。そして、単体での感度は０．１６５ｍＶ／
Ｇとなり、理論上は本発明品の半分となる。そして、実
測したところ理論値と差が出るものの本発明品の出力電
圧が比較例の出力電圧の約２倍となっていることが確認
できた。

【００３８】

【表１】 次に、上記第１実施例の加速度センサの製造方法につい
て説明する。まず、図３に示すように、一枚の圧電体シ
ート２０の表面に、複数の帯状の分極用電極２１ａ〜２
１ｅを所定間隔をおいて平行に配置する。この分極用電
極２１ａ〜２１ｅは、例えば所定形状のスクリーンを用
い、銀ペーストを印刷し、焼付をすることにより所定パ
ターンに形成する。

【００３９】そして、分極用電極２１ａ，２１ｃ，２１
ｅにプラス極、分極用電極２１ｂ，２１ｄにマイナス極
というように隣接する分極用電極を交互に反対極性にな
るように直流電源２２に接続し、その状態で数千ボルト
の直流電圧を印加する。すると、隣接する分極用電極間
に所定方向の電界が発生し、その方向（図中矢印Ｐで示
す）に分極される。この時、分極用電極の配置間隔は、
最終的に製造される加速度センサの幅の約半分となるた
め、分極電圧も約半分で済み、小さな電圧で確実に分極
させることができる。このように分極電圧を小さくする
ことができるので、分極するための装置も小型化でき
て、設置スペースの縮小並びにコスト安となるばかりで
なく、作業の安全性も向上する。

【００４０】このようにして分極が行われたなら、次
に、上記した各電極１４，１５ａ，１５ｂの形成処理に
移行する。すなわち、上記分極用電極２１ａ〜２１ｅを
除去し、圧電体シート２０の上面にはその全面に金また
はニッケルを再度蒸着し、共通電極を形成する。また、
圧電体シート２０の下面には、所定パターンのマスクを
用い、分極処理の際のマイナス極に接続された分極用電
極２１ｂ，２１ｄに対応する部分を除き、金またはニッ
ケル（以下同じ）を蒸着し第１，第２電極を形成する。

【００４１】その後、圧電体シート２０の上に、その圧
電体シート２０と同一形状からなるおもりとなるシート
２４を重ねると共にエポキシ樹脂等の接着剤を用いて両
者を一体化する（図４参照）。そして、図３，図５の一
点鎖線Ａｎ（ｎ＝１，２，…）に沿っておもり用のシー
ト２４と圧電体シート１１を切断することにより、互い
に向かい合う分極方向となり、図１に示す加速度センサ
を得ることができる。なお、図４では便宜上１個の加速
度センサーとなる部分のみ抽出して示している。

【００４２】なお、上記した実施例では、圧電素子１１
に形成する分極方向を互いに中央に向かうように構成し
たが、本発明はこれに限ることなく、例えば図６に示す
ように、分極方向（図中矢印Ｐ）を互いに外側に向くよ
うに構成しても良い。

【００４３】そして、係る構成の加速度センサを製造す
るには、上記図３による分極処理並びに図４に示すおも
り用のシート積層処理を経た後、図７に示すように、圧
電体シート２０，おもり２４をＢ１，Ｂ２に示す位置で
切断することにより形成できる。

【００４４】図８は本発明に係る加速度センサの第２実
施例を示している。同図に示すように、本実施例では、
第１実施例の加速度センサの圧電素子１１とおもり１２
をベースプレート２５の上に設け、３層構造としてい
る。

【００４５】すなわち、係るベースプレート２５は、非
導電性材料から構成し、その下面に長手方向中間部分で
分離された第１，第２外部電極２６，２７を形成してい
る。そして、この外部電極２６，２７は、ベースプレー
ト２５の側面を迂回して上面に達しており、同図（Ｂ）
に示すように断面コ字状となっている。そして、ベース
プレート２５の上面側に延長形成された両外部電極２
６，２７が、圧電素子１１の下面に形成された第１，第
２電極１５ａ，１５ｂと面接触するとともに導電性接着
剤にて電気的・機械的に接合され一体化される。これに
より、第１電極１５ａと第１外部電極２６の下面、並び
に第２電極１５ｂと第２外部電極２７の下面とはそれぞ
れ同電位となる。

【００４６】そして、係る構成の加速度センサを実際の
プリント配線板１７上に実装するには、図８（Ｂ）に示
すように、ベースプレート２５の下面に形成された第
１，第２外部電極２６，２７が、プリント配線板１７の
上面所定位置に形成された回路パターン１８ａ，１８ｂ
と接触する様にプリント配線板１７の上に実装する。こ
の状態ではんだ付け等により、両外部電極２６，２７と
回路パターン１８ａ，１８ｂとの電気的・機械的な接続
を図る。これにより、リフロー等による自動実装が可能
となる。なお、その他の構成並びに作用効果は上記した
第１実施例及び変形例と同様であるため、その詳細な説
明を省略する。

【００４７】図９は、本発明に係る加速度センサの第３
実施例を示している。本実施例では、上記第２実施例と
同様にベースプレート２５の上に圧電素子１１，おもり
１２の順に積層形成した３層構造を採っている点では共
通するが、ベースプレート２５における外部電極の構造
を変えている。

【００４８】すなわち、第２実施例ではベースプレート
２５の外側を迂回するようにして一対の外部電極２６，
２７を形成したが、本例では、ベースプレート２５の内
部を貫通するようにして形成した。つまり、ベースプレ
ート２５の上面に２つの外部電極パターン２６ａ，２７
ａを形成し、両外部電極２６ａ，２７ａと対向するベー
スプレート２５の下面に外部電極パターン２６ｂ，２７
ｂを形成する。そして、対となるパターン同士をビア２
６ｃ，２７ｃで接続する。これにより、各外部電極は、
対となる電極パターン及びそれを接続するビアで構成さ
れ、ベースプレート２５の上面に形成した外部電極パタ
ーン２６ａ，２７ａと、圧電素子１１に形成した第１，
第２電極１５ａ，１５ｂとを接続するように配設する
と、圧電素子１１の出力電圧が、ビア２６ｂｃ，２７ｃ
を介してベースプレート２５の下面に形成される外部電
極パターン２６ｂ，２７ｂに現れる。

【００４９】そして、係るベースプレート２５の下面の
外部電極パターン２６ｂ，２７ｂをプリント配線板１７
上に設けられている回路パターン１８ａ，１８ｂに接続
することにより、電極１５ａ，１５ｂと回路パターン１
９ａ，１８ｂとの電気的導通を図る。係る構成にする
と、ビア２６ｃ，２７ｃを製造する作業が必要となる
が、圧電素子１１の出力電圧を取出すための配線パター
ン（電極１４，１５ａ，１５ｂ，電極パターン２６ａ，
２７ａ並びにビア２６ｃ，２７ｃ）がセンサ側面に露出
しないため、実装した際に、隣接する他の部品などと接
触して短絡するおそれがなくなる。なお、その他の構成
並びに作用効果は上記した各実施例並びに変形例と同様
であるため、その詳細な説明を省略する。

【００５０】図１０は、本発明の第４実施例を示してい
る。同図に示すように、本実施例では、上記した各実施
例と相違して、１つのセンサ（圧電素子）でもってＸ−
Ｙの２方向を検出可能としている。

【００５１】すなわち、同図（Ａ）に示すように、１枚
の圧電素子３１内に直交する２つの方向の加速度をそれ
ぞれ検知するＸ方向検知部３２，Ｙ方向検知部３３を備
えており、各検知部３２，３３は、圧電素子３１の長手
方向中央で２分割された各領域に配置されている。

【００５２】そして、Ｘ方向検知部３２内では、圧電素
子３１の上下面並びに圧電素子３１の長手方向と平行
で、互いに向き合う方向に分極（Ｐ１）されている。ま
た、Ｙ方向検知部３３内では、圧電素子３１の上下面に
平行かつ圧電素子３１の長手方向と直交する方向で、互
いに向き合う方向に分極（Ｐ２）されている。そして、
同図（Ｂ），（Ｃ）に示すように、圧電素子３１の上側
におもり３４がエポキシ樹脂等により接着一体化されて
いる。

【００５３】さらに、上記分極に対応して、圧電素子３
１の上下両面には、それぞれ所定形状の電極が形成され
ている。すなわち、図１１（Ａ）に示すように、圧電素
子３１の上面には、上記Ｘ方向検知部３２の領域全面に
金が蒸着されて第１共通電極３５が形成され、同様にＹ
方向検知部３３の領域全面に金が蒸着されて第２共通電
極３６が形成されている。

【００５４】一方、同図（Ｂ）に示すように、圧電素子
３１の下面には、Ｘ方向検知部３２の領域は、分極方向
に沿って２分割されるように金が蒸着されてＸ方向用の
第１，第２電極３７ａ，３７ｂが形成され、また、Ｙ方
向検知部３３の領域は、分極方向に沿って２分割される
ように金が蒸着され、Ｙ方向用の第１，第２電極３８
ａ，３８ｂが形成される。

【００５５】係る構成にすると、Ｘ方向の加速度が生じ
ると、圧電素子３１の中で、それと同一の分極方向Ｐ１
を有するＸ方向検知部３２の領域で出力電圧が発生する
ため、加速度に応じた出力電圧が第１，第２電極３７
ａ，３７ｂ間に発生する。この時、Ｙ方向検知部３３の
領域では分極方向Ｐ２が加速度の方向と直交するため、
電圧は発生しない。

【００５６】また、Ｙ方向の加速度が生じると、圧電素
子３１の中で、それと同一の分極方向Ｐ２を有するＹ方
向検知部３３の領域で出力電圧が発生するため、加速度
に応じた出力電圧が第１，第２電極３８ａ，３８ｂ間に
発生する。この時、Ｘ方向検知部３２の領域では分極方
向Ｐ１が加速度の方向と直交するため、電圧は発生しな
い。

【００５７】よって、１つの圧電素子３１（加速度セン
サ）により、直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）の加速度を
検出することができる。従って、両出力電圧は、圧電素
子３１と同一の２次平面内での加速度のＸ成分，Ｙ成分
に対応するため、それらをベクトル合成することによ
り、１つのセンサで面内加速度の検知が可能となる。こ
のように１つのセンサで面内加速度の検知が可能になる
ため、部品点数の削減並びに装置内での占有面積の低減
により、さらなる小型化が容易となる。

【００５８】そして、上記構成の動作を確認するため、
第１実施例と同様に下記表２に示すような寸法形状、す
なわち、長手方向の幅Ｗが３．２ｍｍ，奥行Ｄが２．０
ｍｍ厚さｔが０．２５ｍｍの偏平板状からなる圧電素子
３１並びにおもり３４を製造し、圧電素子３１には、第
１，第２共通電極３５，３６間，第１，第２電極３７
ａ，３７ｂ間並びに第１，第２電極３８ａ，３８ｂ間距
離をすべて０．３ｍｍになるように図１１に示すような
パターンで電極を形成した後、両者３１，３４を積層一
体化して加速度センサを製造した。そして、センサ全体
の厚さは０．５０ｍｍとなった。すると、理論値とほぼ
同様の実測値が得られるとともに、Ｘ，Ｙ両方向につい
て検出可能なことが確認できた。

【００５９】

【表２】 次に、上記構成の加速度センサの製造方法、より具体的
には圧電素子の分極方法の一例について説明する。ま
ず、図１２に示すように、一枚の圧電体シート４０の表
面に、複数の帯状の分極用電極４１ａ〜４１ｆを所定間
隔をおいて平行に配置する。また分極用電極４１ａ，４
１ｆの外側に、これと直交する方向に所定間隔をおいて
分極電極４２ａ，４２ｂ，…を配置する。そして、各分
極用電極４１ａ〜４１ｆ，４２ａ，４２ｂ，…は、銀ペ
ーストを用いてスクリーン印刷により所定パターンに形
成する。

【００６０】そして、分極用電極４１ａ，４１ｃ，４１
ｄ，４１ｆにプラス極、分極用電極４１ｂ，４１ｅにマ
イナス極というように隣接する分極用電極を交互に反対
極性になるように直流電源に接続し、その状態で数千ボ
ルトの直流電圧を印加する。すると、隣接する分極用電
極間に所定方向の電界が発生し、その方向（図中矢印Ｐ
１で示す）に分極される。これにより、Ｘ方向検知部用
の分極Ｐ１が形成される。

【００６１】次いで、上記分極用電極４１ａ〜４１ｆを
除去した後、分極用電極４２ａ，４２ｃ，…にプラス
極、分極用電極４２ｂ，４２ｄ，…にマイナス極という
ように隣接する分極用電極を交互に反対極性になるよう
に直流電源に接続し、その状態で数千ボルトの直流電圧
を印加する。すると、隣接する分極用電極間に所定方向
の電界が発生し、その方向（図中矢印Ｐ２で示す）に分
極される。これにより、Ｙ方向検知部用の分極Ｐ２が形
成される。

【００６２】このようにして、直交する２方向に対し、
互いに対向する分極を形成することができる。なお、圧
電センサを製造するには、図示は省略するが、分極用電
極４２ａ，４２ｂ，…を除去した後、この圧電体シート
の表裏両面所定位置に、所定の電極（Ｘ，Ｙ方向用の第
１，第２電極及び共通電極）を形成し、その印刷が施さ
れた圧電体シートの上に所定形状のおもり用のシートを
積層するとともに接着一体化する。そして、所定位置を
切断することにより、図１０に示したようなＸ−Ｙ方向
検知用の加速度センサが製造される。なお、上記切断位
置としては、例えば図１２中二点鎖線Ｌで示す部分とな
る。

【００６３】なお、その他の構成並びに作用効果は、上
記した各実施例並びに変形例と同様であるため、その詳
細な説明は省略する。そして、このＸ−Ｙ両方向検出方
式においても各実施例，変形例と同様に、分極方向も互
いに反対を向くようにしたり、また圧電素子の下側に所
定のベースプレートを配置して３層構造にするなど種々
の変更実施が可能である。

【００６４】図１３は、本発明の第５実施例を示してい
る。本実施例では、上記した各実施例と相違して、与え
られた加速度に対するある方向の出力電圧を高くし、高
感度にしたものである。すなわち、本実施例に用いる圧
電素子４５は、細長帯状となっており、互いに分極方向
が向き合うブロック４６ａ〜４６ｃを複数個（本例では
３個）設定し、かつ各ブロック４６ａ〜４６ｃの分極方
向が平行になるように配置している。なお、本例では各
ブロック４６ａ〜４６ｃは、同一寸法形状としている。
換言すれば、細長な圧電素子４５を長手方向に３等分し
て区画された各領域がそれぞれ１つのブロックとなる。

【００６５】そして、圧電素子４５の上面には、各ブロ
ックの領域全面を覆うようにしてそれぞれ共通電極４
７，４８，４９が形成され（同図（Ａ）参照）、一方、
圧電素子４５の下面には、各ブロックの領域を分極方向
に沿って２分割するようにして第１，第２電極５０ａと
５０ｂ，５１ａと５１ｂ，５２ａと５２ｂを形成する。
そして、各第１，第２電極の寸法形状も等しくしてい
る。さらに図示省略するが、上記構成の圧電素子４５の
上面に所定のおもりを積層形成して加速度センサを形成
する（なお、この例でも圧電素子４５の下面にベースプ
レートを装着してももちろん良い）。

【００６６】係る構成にすると、分極方向に加速度が加
わると、各ブロック４６ａ〜４６ｃの第１，第２電極間
には、同一の出力電圧が発生する。従って、１つのブロ
ック（例えば４６ａ）の第１，第２電極５０ａ，５０ｂ
のみを所定の回路パターンに接続すると通常（１倍）の
出力電圧が得られる加速度センサとなる。

【００６７】また、ブロック４６ａの第２電極５０ｂと
ブロック４６ｂの第１電極５１ａとを接続した状態で、
ブロック４６ａの第１電極５０ａとブロック４６ｂの第
２電極５１ｂとを所定の回路パターンに接続すると、ブ
ロック４６ａ，４６ｂでそれぞれ発生する出力電圧が加
算され通常の２倍の出力電圧が得られる加速度センサと
なる。

【００６８】同様に、さらに、ブロック４６ｂの第２電
極５１ｂとブロック４６ｃの第１電極５２ａとをさらに
接続した状態で、ブロック４６ａの第１電極５０ａとブ
ロック４６ｃの第２電極５２ｂとを所定の回路パターン
に接続すると、ブロック４６ａ，４６ｂ，４６ｃでそれ
ぞれ発生する出力電圧が加算され通常の３倍の出力電圧
が得られる加速度センサとなる。すなわち、使用者側で
所望の出力電圧が得られるように調整が可能となる。

【００６９】そして、係る構成の加速度センサを製造す
るには、例えば、図５に示す切断処理を行うに際し、所
定の切断線Ａｎを切断しないことにより、分極方向が平
行な複数のブロックを形成することができる。そして、
上下両面に所定形状の電極パターンを形成することによ
り、上記第５実施例の加速度センサを形成することがで
きる。

【００７０】なお、上記した実施例では、各電極をそれ
ぞれ独立して隣接する電極と分離するように構成したた
め、第２電極と第１電極との接続は、例えば実装するプ
リント配線板に形成した回路パターン（ベースプレート
を設けた場合にはベースプレートの上面に形成した外部
電極パターンでも可）を介して行なうが、本発明はこれ
に限ることなく、例えば圧電素子４５に第１，第２電極
を形成する際に、所定の隣接する電極同士を直接接続す
るようにパターン形成しても良い。

【００７１】また、上記した実施例では、３つのブロッ
ク４６ａ〜４６ｃを長手方向に延長形成したが、そのブ
ロックの数は任意であり、また配置方向も長手方向に延
ばすものに限ることなく、例えば図１４に示すように、
任意の方向に伸びるように形成してもよい。なお、図１
４中（Ａ）は２倍の出力電圧を得るもので、同図（Ｂ）
は３倍の出力電圧を得るもので、同図（Ｃ）は４倍の出
力電圧を得るものである。そして、各図中上側が圧電素
子５５の上面に形成する共通電極５６のパターンを示し
ており、また、同図中下側が圧電素子５５の下面に形成
する第１，第２電極を形成している。そして、この図示
の例では、隣接するブロックに形成された第１，第２電
極パターン同士をパターン形成する際に導通させてい
る。すなわち、同図（Ａ）を例にとってみると、一方の
ブロックに形成した第２電極５７ｂと他方のブロックの
第１電極５８ａとを接続させている。そして、加速度が
与えられた時には第１電極５７ａと第２電極５８ｂ間に
通常の２倍の出力電圧が発生する。

【００７２】このように、実装するプリント配線板上の
回路パターンのレイアウトに応じて適宜のブロック配置
を行った加速度センサを用いることにより、実装効率を
高めつつ出力電圧を高くすることができる。また、図示
のように圧電素子の下面側に形成した電極を直接接続す
ることで、プリント配線板上に係る電極接続用のパター
ンが不要となり、より小型化を図ることができる。

【００７３】なお、上記した出力を正数倍できる第５実
施例及びその変形例では、いずれも１方向の加速度を検
出する場合に適用した例を示したが、本発明はこれに限
ることなくＸ−Ｙ両方向の加速度を検出する構成のもの
にも適用できるのはもちろんである。

【００７４】すなわち、図１５に示すように、圧電素子
６０内に直交する２つの方向の加速度をそれぞれ検知す
るＸ方向検知部６１，Ｙ方向検知部６２を備えており、
各検知部６１，６２は、圧電素子６０の長手方向中央で
２分割された各領域に配置されている。そして、各検知
部６１，６２では、それぞれ互いに分極方向が向き合う
２個のブロック６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂが設定
され、同一検知部内のブロックの分極方向Ｐ１，Ｐ２は
それぞれ平行になるように配置している。

【００７５】そして、圧電素子６０の上面には同図
（Ａ）に示すように、各ブロックの領域全面を覆うよう
にしてそれぞれ共通電極が形成される。すなわち、Ｘ方
向検知部６１の領域を２分割するブロック６１ａ，６１
ｂの上には、Ｘ方向用第１，第２共通分極６３，６４が
形成され、また、Ｙ方向検知部６２の領域を２分割する
ブロック６２ａ，６２ｂの上には、Ｙ方向用第１，第２
共通電極６５，６６が形成される。そして、各共通電極
の寸法形状は等しくしている。

【００７６】一方、圧電素子６０の下面には、同図
（Ｂ）に示すように、各ブロック６１ａ，６１ｂ，６２
ａ，６２ｂの領域を分極方向に沿って２分割するように
してＸ方向用第１，第２電極６７ａと６７ｂ，６８ａと
６８ｂ並びにＹ方向用第１，第２電極６９ａと６９ｂ，
７０ａと７０ｂを形成する。

【００７７】そして、各第１，第２電極の寸法形状は、
ともに略正方形で等しくしている。さらに、Ｘ方向検知
部６１側では、一方の第２電極６７ｂと他方の第１電極
６８ａをプリント配線で接続する。そして、一方の第１
電極６７ａと他方の第２電極６８ｂが、Ｘ方向検知部６
１側の取出し電極となり、外部回路に接続されるように
なる。

【００７８】同様に、Ｙ方向検知部６２側では、一方の
第２電極６９ｂと他方の第１電極７０ａをプリント配線
で接続する。そして、一方の第１電極６９ａと他方の第
２電極７０ｂが、Ｙ方向検知部６２側の取出し電極とな
り、外部回路に接続されるようになる。

【００７９】一方、図１６に示すように、圧電素子６０
の上側にはおもり７１がエポキシ樹脂等により接着一体
化されており、また、圧電素子６０の下側にはプリント
配線板７２が配置され、両者は圧電素子６０に形成され
る所定の電極６７ａ，６８ｂ，６９ａ，７０ｂが、その
プリント配線板７２の上面所定位置に形成された回路パ
ターン７３ａ〜７３ｄに導通状態で実装されるように、
導電性接着剤で接着一体化される。なお、図１６では、
正面図で示したため、すべての回路パターン７３ａ〜７
３ｄが表示されているが、そのうちの２つの電極パター
ン７３ａ，７３ｃは、それぞれＸ方向用第１電極６７
ａ，Ｙ方向用第２電極７０ｂと接続される。

【００８０】そして、これは上記した図１５に示す電極
パターンに対応しており、その動作原理と同様に、Ｘ方
向検知部６１側並びにＹ方向検知部６２側では、それぞ
れ同一加速度が加わった場合の第５実施例に比べ２倍の
出力電圧が得られ、感度が向上する。

【００８１】一方、上記構成の加速度センサを製造する
には、例えば図１２に示した第５実施例の加速度センサ
を製造する際に用いた分極方法により、Ｘ方向用の分極
Ｐ１とＹ方向用の分極Ｐ２を形成する。

【００８２】そして、分極用電極をすべて除去した後、
圧電シート４０の所定位置に所定形状（図１５に示す形
状）の電極パターンを形成する。その後圧電シート４０
の上面におもりを接着一体化し、所定部位を切断するこ
とにより１個ずつに分離し、それらをプリント配線板上
に位置合わせをしつつ接着することにより図１６に示し
たような加速度センサが製造される。

【００８３】なお、上記電極パターンの形成プロセスに
ついて詳述すると、上記したように図１５に示す分極処
理を行って得られた圧電シートの所定部位は、図１７に
示すように、所定方向の分極Ｐ１，Ｐ２がなされた領域
（図中実線で示す）が形成される。なお、同図中二点鎖
線は、除去された各分極電極が形成されていた部分であ
る。そして、図中破線で示すように、上記各領域を２分
割するとともに、相手方とペアになるように、各ブロッ
ク６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂに分け、そのように
分割されたブロックにしたがって、上記した各電極（共
通電極，第１電極，第２電極）を形成することになる。

【００８４】また、出力が正数倍にできるＸ−Ｙ両方向
の加速度を検出するための別の構成としては、たとえば
図１８に示すようにしてもよい。すなわち、圧電素子６
０内に直交する２つの方向の加速度をそれぞれ検知する
Ｘ方向検知部６１′，Ｙ方向検知部６２′を複数（本例
では２個）のブロックに分割するに際し、上記した例と
は異なる方向（９０度回転した方向）に伸びるように互
いに分極方向が向き合う２個のブロック６１′ａ，６
１′ｂ，６２′ａ，６２′ｂを設定している。

【００８５】このようにブロックの配置方向が異なるた
め、それに応じて圧電素子６０の上面には、同図（Ａ）
に示すように各ブロックの領域全面を覆うようにして、
Ｘ方向検知部６１′側のブロック６１′ａ，６１′ｂの
上には、Ｘ方向用第１，第２共通分極６３′，６４′を
形成し、また、Ｙ方向検知部６２′側のブロック６２′
ａ，６２′ｂの上には、Ｙ方向用第１，第２共通電極６
５，６６を形成する。

【００８６】一方、圧電素子６０の下面には、同図
（Ｂ）に示すように、各ブロック６１′ａ，６１′ｂ，
６２′ａ，６２′ｂの領域を分極方向に沿って２分割す
るようにしてＸ方向用第１，第２電極６７′ａと６７′
ｂ，６８′ａと６８′ｂ並びにＹ方向用第１，第２電極
６９′ａと６９′ｂ，７０′ａと７０′ｂを形成する。

【００８７】各第１，第２電極の寸法形状は、ともに細
長な帯状（長方形）で等しくしている。さらにＸ方向検
知部６１′側では、一方の第２電極６７′ｂと他方の第
１電極６８′ａを接続し、Ｙ方向検知部６２′側では、
一方の第２電極６９′ｂと他方の第１電極７０′ａを接
続する必要があるが、図示のように対となる電極同士が
隣接して平行に並んでいるため、そのまま接続し１枚の
大きな電極を形成している。

【００８８】このように所定の電極が形成された圧電素
子６０を、図１９に示すように、その上側にはおもり７
１をエポキシ樹脂等により接着一体化し、圧電素子６０
の下側にはプリント配線板７２を導電性接着剤により、
位置合わせをしつつ接着一体化される。すなわち、圧電
素子６０に形成される所定の電極６７′ａ，６８′ｂ，
６９′ａ，７０′ｂが、そのプリント配線板７２の上面
所定位置に形成された回路パターン７３′ａ〜７３′ｄ
に導通状態で実装されるように、導電性接着剤で接着一
体化される。なお、図１９では、正面図で示したため、
実際には回路パターン７３′ｃの後側に回路パターン７
３′ｄが存在し、Ｙ方向用第２電極７０ｂと接続され
る。

【００８９】そして、この例でもＸ方向検知部６１′側
並びにＹ方向検知部６２側では、それぞれ同一加速度が
加わった場合の第５実施例に比べ２倍の出力電圧が得ら
れ、感度が向上する。

【００９０】一方、上記構成の加速度センサを製造する
には、例えば図２０に示すように、まず圧電シート７５
上のの範囲に平行に分極電極７６を形成するとともに
の範囲に平行に分極電極を形成する。その状態での
範囲の分極電極に対して、所定の極性の電圧を印加し、
Ｘ方向用の分極Ｐ１を形成する。次いで、その分極電極
７６を除去後、の範囲の分極電極に、所定の極性の電
圧を印加し、Ｙ方向用の分極Ｐ２を形成する。そして、
この例では、同図中破線で示す領域Ｒが、最終的に１つ
の加速度センサに実装される１枚の圧電素子となる。

【００９１】そして、分極用電極をすべて除去した後、
圧電シート７５の所定位置に所定形状（図１８に示す形
状）の電極パターンを形成する。すなわち、分極処理を
行って得られた圧電シート７５のうち、１つの領域Ｒを
取り出して示すと図２１のようになる。そして、Ｘ方向
検知部６１′，Ｙ方向検知部６２′内の分極方向が同じ
領域を便宜上ａ〜ｈと称すると、圧電シート７５の上面
に電極を形成する際には、区画（ａ，ｂ），（ｃ，
ｄ），（ｅ，ｆ），（ｇ，ｈ）のペアを覆うようにして
電極を形成し、また、圧電シート７５の下面に対して処
理を行う際には、区画（ｂ，ｃ），（ｆ，ｇ）は、それ
ぞれ１枚の電極で多い、その他の区画は、それぞれ単独
の電極で覆うように形成することにより、所定パターン
形状の電極が形成できる。

【００９２】その後圧電シート７５の上面におもりを接
着一体化し、所定部位を切断することにより１個ずつに
分離し、それらをプリント配線板上に位置合わせをしつ
つ接着することにより図１９に示したような加速度セン
サが製造される。

【００９３】なお、上記２つの例では、いずれも圧電素
子６０の下側にプリント配線板７２を配置した例を示し
たが、プリント配線板７２を用いずに、おもりと圧電素
子の２層構造としてももちろんよい。また、各ブロック
の設定の仕方及びそれに基づく電極の形状等は、上記し
た例に限ることなく、種々変更実施が可能であり、ま
た、上記の例ではいずれも２倍の出力を得るものの例を
示したが、形成するブロックの数を増やすことにより、
３倍以上にしても良く、或いはＸ方向検知部側とＹ方向
検知部側で形成するブロック数（正数倍の数）が異なっ
ていてももちろんよい。

【００９４】また、上記した各実施例では、いずれも分
極方向に沿って２分割した領域に形成される第１，第２
電極の形状を矩形状にしたが、本発明はこれに限ること
なく、例えは図２２（Ａ）に示すように、圧電素子８０
に形成する各電極８１ａ，８１ｂの形状を三角形にする
他種々の形状とするとことができる。

【００９５】なお、この三角形にした場合にも分極処理
は図３に示す方法と同様のものを用いることができ、切
断位置を変えることにより各種構成のものが製造され
る。すなわち、図２２（Ｂ）に示すように、圧電体シー
ト２０の表面に、複数の帯状の分極用電極２１ａ〜２１
ｅを所定間隔をおいて平行に配置する。そして、各分極
用電極をそれぞれ所定の電源に接続し直流電圧を印加し
て分極Ｐを行った後、おもり用のシートを積層し、次い
で図中一点鎖線で示すＣｎ（ｎ＝１，２，…）で切断す
ることにより製造できる。

【００９６】なお、上記した各実施例では、いずれも圧
電素子の下面に形成する電極（第１，第２電極）の寸法
形状を等しくしたが、本発明はこれに限ることなく、適
宜異ならせても良い。そして、Ｘ−Ｙの２方向を検出可
能な加速度センサの場合には、Ｘ方向用の第１，第２電
極同士の寸法形状をほぼ等しくするとともに、Ｙ方向用
の第１，第２電極同士の寸法形状をほぼ等しくする（Ｘ
方向用の寸法形状とは異なる）ようにしてもよく、さら
には、各電極を夫々異なる寸法形状にしても良く、その
形状は任意ととることができるが、製造，実装の容易性
や特性の安定・向上，出力電圧に基づく加速度の算出容
易性等から鑑み、各実施例のように下面に形成される電
極は、すべてほぼ等しい寸法形状とするのが好ましい。

【００９７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る加速度セン
サでは、板状の電圧素子の分極方向及び電極構造を適宜
形成したため、加速度が加わると、圧電素子の同一平面
に形成した第１，第２電極間に所定の出力電圧が発生す
る。よって、シンプルな構造で、しかもリード線等を用
いることなくプリント配線板の上に直接配置（面実装）
できる。また、出力電圧が高くて高感度にすることがで
きる。しかも、分極させる際の分極用電極間の距離を短
くすることができるため、分極電圧も小さく押さえるこ
とができ、作業性が向上する。

【００９８】また、第１，第２電極の寸法形状をほぼ等
しくした場合（請求項２）には、対称形でプリント配線
板の上に方向性をさほど考えることなく直接実装するこ
とができ、実装の作業性が向上する。

【００９９】また、請求項３のように構成すると、１つ
のセンサで２方向（Ｘ方向，Ｙ方向）の加速度を検出す
ることができ、小型，薄型化を図ることができる。

【０１００】更に、請求項２，４，５のように、圧電素
子の下面に形成された少なくとも同一方向を検出するた
めの電極の寸法形状を等しくすると、分極形成が容易と
なり、しかも加速度に対する各電極と対向する共通電極
との間で発生する出力電圧が等しなる。特に請求項２，
５のように、すべての電極の寸法形状をほぼ等しくする
と、上記効果はなおさらとなる。

【０１０１】さらに、請求項８のように形成すると、１
つのセンサの出力電圧を簡単に変更でき、同一の加速度
により発生する電圧を簡単に増加することができる。し
かも、このように増加させる場合であっても、分極電圧
は通常の場合と同じで小さくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る加速度センサの第１実施
例を示す斜視図である。（Ｂ）はその正面図である。

【図２】（Ａ）は図１に示す加速度センサの等価回路で
ある。（Ｂ）は加速度がかかっているときの加速度セン
サの等価回路である。

【図３】第１実施例の加速度センサの製造方法を説明す
る図である。

【図４】第１実施例の加速度センサの製造方法を説明す
る図である。

【図５】第１実施例の加速度センサの製造方法を説明す
る図である。

【図６】変形例を示す図である。

【図７】その製造方法を説明する図である。

【図８】本発明に係る加速度センサの第２実施例を示す
正面図である。

【図９】本発明に係る加速度センサの第３実施例を示す
断面図である。

【図１０】本発明に係る加速度センサの第４実施例を示
す図である。

【図１１】第４実施例における圧電素子の両面に形成す
る電極パターンの一例を示す図である。

【図１２】その製造方法を説明する図である。

【図１３】（Ａ）は本発明に係る加速度センサの第５実
施例における圧電素子の平面図を示す図である。（Ｂ）
はその底面図である。（Ｃ）はその正面図である。

【図１４】第５実施例の変形例を示す図である。

【図１５】本発明に係る加速度センサの他の実施例にお
ける圧電素子の両面に形成する電極パターンの一例を示
す図である。

【図１６】それを用いて形成される加速度センサを示す
図である。

【図１７】その製造方法を説明する図である。

【図１８】本発明に係る加速度センサのさらに他の実施
例における圧電素子の両面に形成する電極パターンの一
例を示す図である。

【図１９】それを用いて形成される加速度センサを示す
図である。

【図２０】その製造方法を説明する図である。

【図２１】その製造方法を説明する図である。

【図２２】（Ａ）は本発明に係る加速度センサのさらに
他の変形例を示す図である。（Ｂ）はその製造方法を説
明する図である。

【図２３】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１１，３１，４５，５５，６０ 圧電素子 １２，３４，７１ おもり １４，４７，４８，４９，５６ 共通電極 １５ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａ，５７ａ，５８ａ，６
１ａ 第１電極 １５ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５７ｂ，５８ｂ，６
１ｂ 第２電極 ２５ 基板 ２６ 第１電極 ２６ａ，２６ｂ 電極パターン ２６ｃ ビア ２７ 第２電極 ２７ａ，２７ｂ 電極パターン ２７ｃ ビア ３２，６１，６１′ Ｘ方向検知部 ３３，６２，６２′ Ｙ方向検知部 ３５，６３，６４ 第１共通電極（Ｘ方向用の共通電
極） ３６，６５，６６ 第２共通電極（Ｙ方向用の共通電
極） ３７ａ，６７ａ，６８ａ，６７′ａ，６８′ａ Ｘ方向
用の第１電極 ３７ｂ，６７ｂ，６８ｂ，６７′ｂ，６８′ｂ Ｘ方向
用の第２電極 ３８ａ，６９ａ，６９′ａ，７０ａ，７０′ａ Ｙ方向
用の第１電極 ３８ｂ，６９ｂ，６９′ｂ，７０ｂ，７０′ｂ Ｙ方向
用の第２電極 ４６ａ〜４６ｃ ブロック Ｐ 分極 Ｐ１ Ｘ方向用の分極 Ｐ２ Ｙ方向用の分極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 寿 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 後藤 亢亮 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 審査官 北川 創 (56)参考文献 特開 平６−222074（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58953（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−140165（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−128359（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172840（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−201721（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−201722（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−49354（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209070（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−253441（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−16168（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 15/09 H01L 29/84

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の圧電素子と、前記圧電素子の上に
   重ねて設けられる板状のおもりとを備えた加速度センサ
   において、 前記圧電素子の内部に、上下面に平行でかつ互いに向か
   い合う、または反発し合う方向の分極を形成することに
   より１つの前記圧電素子内に異なる方向の複数の分極を
   形成し、 前記圧電素子の前記おもりと対向する上面に、前記異な
   る方向の分極の両側に重なるようにして共通電極を形成
   し、 かつ前記圧電素子の下面所定位置に、前記異なる方向の
   分極の各領域にそれぞれ第１，第２電極を形成し、 前記第１，第２電極間に発生する出力電圧を取り出し可
   能とした加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記第１電極と前記第２電極の寸法形状
   をほぼ等しくした請求項１に記載の加速度センサ。
3. 【請求項３】 板状の圧電素子と、前記圧電素子の上に
   重ねて設けられる板状のおもりとを備えた加速度センサ
   において、 前記圧電素子内に、Ｘ方向の加速度を検知するＸ方向検
   知部と、前記Ｘ方向と直交するＹ方向の加速度を検知す
   るＹ方向検知部とを備え、 前記圧電素子の前記Ｘ方向検知部内に、上下面に平行で
   かつ互いに向かい合う、または反発し合う方向の分極を
   形成するとともに、 前記圧電素子の前記おもりと対向する上面に、前記異な
   る方向の分極の両側に重なるようにしてＸ方向用の共通
   電極を形成し、 前記圧電素子の下面所定位置に、前記異なる方向の分極
   の各領域にそれぞれＸ方向用の第１，第２電極を形成
   し、 前記第１，第２電極間に発生する出力電圧を取り出し可
   能とし、 かつ前記圧電素子の前記Ｙ方向検知部内に、上下面に平
   行で前記Ｘ方向検知部内の前記分極と直交し、かつ互い
   に向かい合う、または反発し合う方向の分極を形成する
   とともに、 前記圧電素子の前記おもりと対向する上面に、前記異な
   る方向の分極の両側に重なるようにしてＹ方向用の共通
   電極を形成し、 前記圧電素子の下面所定位置に、前記異なる方向の分極
   の各領域にそれぞれＹ方向用の第１，第２電極を形成
   し、 前記第１，第２電極間に発生する出力電圧を取り出し可
   能とした加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記Ｘ方向用の第１，第２電極同士の寸
   法形状を等しくするとともに、前記Ｙ方向用の第１，第
   ２電極同士の寸法形状を等しく、 または、それら前記Ｘ方向用の第１，第２電極及び前記
   Ｙ方向用の第１，第２電極の寸法形状をすべてほぼ等し
   くした請求項３に記載の加速度センサ。
5. 【請求項５】 前記圧電素子の下側に基板を設け、 前記基板の上下面に所定数の外部電極を設け、 前記圧電素子の下面に形成した前記各電極と前記基板に
   設けた前記各外部電極とを接続させ、 前記各外部電極を介して前記前記圧電素子の下側に形成
   された所定対の電極間に発生する出力電圧を取り出し可
   能とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の加速度セ
   ンサ。
6. 【請求項６】 前記外部電極が、前記基板の上下面及び
   側面に渡って連続的に形成された電極である請求項５に
   記載の加速度センサ。
7. 【請求項７】 前記外部電極が、前記基板の上下面に外
   部電極パターンと、前記基板の内部を貫通し、前記対向
   する両外部電極パターンを接続する導電性通路とを備え
   てなる請求項５に記載の加速度センサ。
8. 【請求項８】 前記圧電素子内に、同一方向の加速度を
   検出するための、互いに向かい合う、または反発し合う
   方向の分極を備えたブロックを複数備え、 前記複数のブロックのうち少なくとも２つ以上のブロッ
   ク間の第１，第２電極を直列接続し、前記直列接続され
   たブロック全体の出力電圧を取り出し可能とした請求項
   １〜７のいずれか１項に記載の加速度センサ。