JP5018227B2 - 力検知ユニット - Google Patents
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Description
特許文献1には弾性表面波を利用した外力センサが開示されている。図28は外力センサの構成を示す側面図であり、圧電材料からなる長板状のビーム101が、基端部の表裏面を2個の直方体状の支持部108に挟まれ、片持ち梁状に接着されている。接着には接着性の弾性表面波吸収材107が用いられる。ビーム101は、先端部の両面を2個の直方体状の重り109に挟まれ、接着されている。重り109は外力を効率よく歪みに変換するためのものである。支持部108と重り109との間のビーム101の両面には、ビームを挟んで対向する位置に一対の送信用のIDT電極103が設けられている。送信用のIDT電極103と支持部108との間のビーム101の両面に、ビーム101を挟んで対向する位置に一対の受信用のIDT電極104が設けられている。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、圧電基板の一方の面にのみIDT電極を形成し、外力の測定精度を改善した力検知ユニットを提供することにある。
以上のように力検知ユニットを構成すると、印加された外力を発生する電荷で検出でき、しかも薄型で感度のよい力検知ユニットができるという効果がある。
以上のように力検知ユニットを構成すると、圧電片に薄肉部を形成することにより、外力に対する感度が良くなると共に、外力を電荷量で検出でき、しかも薄型の検知ユニットができるという効果がある。
以上のように力検知ユニットを構成すると、中央部に形成した凹陥部の薄肉部により、外力に対して感度が良くなると共に、一方の端部の質量により感度が改善する。その上、外力を電荷量で検出でき、しかも薄型の検知ユニットができるという効果がある。
図1は、本発明の一実施形態としての力検知ユニットの構成例を示す図であり、同図(a)は平面図、同図(b)、同図(c)は夫々Q1−Q1、及びQ2−Q2における断面図である。本発明に係る力検知ユニット1は、平行な2本の細幅帯状の圧電片8a、8bを連結支持部9によりコ字状に一体化した圧電基板8と、2本の圧電片8a、8bの各一方の主面(上面)から連結支持部9にかけて夫々形成された送信用及び受信用の各IDT電極10、11及び12、13(以下、送受一対のIDT電極、という)と、を有した力感応素子Sと、力感応素子Sの連結支持部9の他方の主面(下面)を接着保持する支持基板Pと、を備えた力検知ユニット1である。そして、一方の圧電片8aに形成した送受一対のIDT電極10、11と、他方の圧電片8bに形成した送受一対のIDT電極12、13と、を夫々並列接続する。更に、他方の圧電片8bに形成した送受一対のIDT電極12、13のうち、受信側のIDT電極13を反転接続して構成する。また、6個のボンディングパッド20a〜20fは連結支持部9の左側に形成し、その外側と、圧電片8a、8bの右側端部とには夫々音波吸収材25を塗布する。
また、接合材33の具体例としては、半田バンプやAuバンプなどがある。支持基板がアルカリ金属イオンを含むガラスである場合は、力感応素子の支持基板側にAl膜などを設けることにより力感応素子と支持基板を陽極接合することも可能である。
図15、図16に示すように構成した力検知ユニットを、例えば加速度センサに用いれば、金属膜40、又は金属部材40の重さにより、加速度センサの感度が向上するという効果ある。
図19に示す第12の実施例の力検知ユニットの動作は、図18に示した第11の実施例の力検知ユニットの動作と同様であるので説明を省略する。また、第12の実施例の力検知ユニットの寸法の一例を挙げると、長方形圧電基板8の長さは5mm、厚さは60μm〜70μm、薄肉部の厚さは10μm程度である。
以上の説明では、IDT電極がいずれも不平衡型の例を説明したが、平衡型のIDT電極を用いてもよいことは説明するまでもない。
Claims (3)
- 平行な2本の細幅帯状の圧電片を連結支持部によりコ字状に一体化した圧電基板と、該2本の圧電片の各一方の主面から該連結支持部にかけて夫々形成された少なくとも送受一対のIDT電極と、を有した力感応素子と、
前記力感応素子の連結支持部の他方の主面側を接着保持する支持基板と、
を備えた力検知ユニットであって、
一方の前記圧電片に形成した前記送受一対のIDT電極と、
他方の前記圧電片に形成した前記送受一対のIDT電極と、
を夫々並列接続しており、
送信側IDT電極と受信側IDT電極との間の位相推移が、前記一方の前記圧電片に形成した前記送受一対のIDT電極と、前記他方の前記圧電片に形成した前記送受一対のIDT電極との間で、外力を加えない状態の時において互いに180°異なっていることを特徴とする力検知ユニット。 - 一方の前記圧電片及び前記連結支持部は、均一厚の厚肉部であり、
他方の前記圧電片は、前記厚肉部よりも薄い薄肉部を有していることを特徴とする請求項1に記載の力検知ユニット。 - 一方の前記圧電片及び前記連結支持部は、均一厚の厚肉部であり、他方の前記圧電片はその一方の主面の略中央部に凹陥部を形成することにより形成した薄肉部を有すると共に両端部に厚肉部を有していることを特徴とする請求項1に記載の力検知ユニット。
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