JPH05172841A - 圧電型振動センサの出力調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 被測定物に剛に取り付けられる台座１と、こ
の台座の検知軸Ｇに垂直な測定面に固着された検知部２
と、この検知部上に固着され慣性質量部として作用する
剛体からなる荷重体３を有し、前記検知部が圧電フィル
ム２１とこの圧電フィルムの表裏両面側に設けられた支
持板２２、２２とからなる圧電型振動センサにおいて、
前記支持板２２、２２と圧電フィルム２１を接着フィル
ム２３、２３によって固着せしめ、かつ該接着フィルム
２３、２３の膜厚によって、センサ出力を調整すること
を特徴とする圧電型振動センサの出力調整方法。 【効果】 接着フィルムの接着は、圧電フィルムをチッ
プ状に切断する前に行うので、一度に多数の圧電型振動
センサについて、ばらつきの少ない出力の調整が容易に
できる。また液状接着剤で接着する場合に比べて、作業
性が向上し、硬化時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電型振動センサに関
し、特に一度に多数の圧電型振動センサについて、容易
にその出力を調整できる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者はすでに、図２に示すような、
小型で耐衝撃性にすぐれ製造が容易な圧電型振動センサ
と、これらの出力を簡便に調整するための方法を出願し
ている（特願平１ー１５６０１９）。すなわちこの圧電
型振動センサは、被測定物に剛に取り付けられる台座１
と、この台座の検知軸Ｇに垂直な測定面に固着された検
知部２と、この検知部上に固着され慣性質量部として作
用する剛体からなる荷重体３を有し、前記検知部２が圧
電フィルム２１とこの圧電フィルム２１の表裏両面側に
設けられた支持板２２、２２とからなるものである。

【０００３】この圧電型振動センサの製造は、次のよう
に行なう。まず材料となる１枚の圧電フィルムの表裏両
面に、エポキシ系等の液状接着剤により支持板を接着し
て大型の検知部となる部材を作成する。このとき各々の
接着面には電極層（図示省略）をはさむ。次にこの部材
を完成時の大きさに合わせてチップ状に切断し、１個の
検知部とする。この検知部を台座に接着し、さらに荷重
体を接着して、１個の圧電型振動センサが完成する。こ
の圧電型振動センサの出力の調整は、荷重体の質量を個
々に増減させることにより行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、荷重体
の増量による出力調整、特に荷重体の質量増加による出
力増大方向での出力調整では、センサパッケージの外形
が予め決まっている場合には、調整可能な出力に上限が
あることは避けられない。また出力が規定の出力に対し
て不足する場合、その出力不足の主な原因は、圧電フィ
ルムの圧電性が低いことであるが、本圧電型振動センサ
の製造方法では、１枚の圧電フィルムから多数の圧電型
振動センサができるので、使用圧電フィルムの圧電性が
低い場合、これに由来する全ての圧電型振動センサを出
力調整しなればならなかった。したがって圧電フィルム
をチップ状に切断する前に、圧電フィルム自体の圧電性
を補正できる方法が望ましいことになる。さらに本圧電
型振動センサの検知部の製造方法では、エポキシ系等の
液状接着剤を用いて圧電フィルムと支持板の接着を行な
うが、この接着剤の流動による厚さの不均一性も、圧電
型振動センサの完成時の出力のばらつきの原因となり、
出力調整を要していた。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、一度に多数の圧電型振動センサについて、出力のば
らつきが少なく、且出力を上げることができる圧電型振
動センサの出力調整方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、圧電
フィルムの接着に接着フィルムを用い、その接着フィル
ムの厚さを変えることで出力を調整することを前記課題
の解決手段とした。

【０００７】

【作用】本発明では、接着フィルムを複数枚重ねるか、
あるいは異種のフィルムを積層するなどの方法で、接着
フィルムの厚みを変えれば、フィルム層の電気容量が変
わり、これによって圧電型振動センサ全体の出力の調整
ができる。また、接着フィルムは接着の際に流動するこ
とがないので、接着後の厚さの均一性が保てる。したが
ってこれをチップに切断した後にチップ間のばらつきが
なく、結果として一度に多数の圧電型振動センサについ
て出力調整できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発
明における圧電型振動センサの一実施例を示したもの
で、（Ａ）は外観を示す斜視図, （Ｂ）は検知部２の断
面図である。この圧電型振動センサは台座１上に検知部
２及び荷重体３を積層して構成されている。台座１の材
料としては、繊維強化樹脂、金属など充分剛性を持つも
のであればよい。荷重体３の材料としては、しんちゅ
う、その他の金属など比較的比重の大きな材料を用いる
ことが望ましい。検知部２は圧電フィルム２１とその両
側の支持板２２、２２より構成され、両者は各々接着フ
ィルム２３、２３により接着されている。この両支持板
２２、２２の内側には電気出力取り出し用の銅箔などか
らなる電極層２４が設けられている。圧電フィルム２１
の材料としては、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオ
ロエチレンとトリフルオロエチレンとの共重合体、チタ
ン酸金属塩、ジルコン酸金属塩などの各種の圧電材料を
用いることができる。

【０００９】上記検知部２の圧電フィルム２１と両側の
支持板２２、２２は、各々接着フィルム２３、２３によ
って接着している。接着フィルム２３、２３は、固体状
をなし、加熱圧着によって接着するものであればよく、
その材料は特に規定されないが、合成ゴム系、ニトリル
系、アクリル系等が好ましい。この接着フィルム２３、
２３は、圧電型振動センサの完成時に目標とする出力に
合わせて、その材料と厚みを適宜変えることができる。
これを利用して出力の調整を以下のように行なう。

【００１０】すなわち本発明の出力の調整は、圧電型振
動センサの製造過程で行なう。圧電型振動センサの材料
となる圧電フィルム２１の両側に支持板２２、２２を接
着するときに、適当な材料と厚みを有する接着フィルム
２３、２３を用いる。接着フィルム２３、２３の厚さを
増すには、同種又は異種のフィルムを積層すればよい。
圧電フィルム２１と支持板２２、２２を、接着フィルム
２３、２３を用いて接着した後に、これを完成時の大き
さに合わせてチップ状に切断することにより、多数の同
じ電気容量を有する検知部２が得られる。しかも接着フ
ィルム２３、２３を用いたことから、液状接着剤のよう
な流動がない。したがって検知部２の厚さの均一性が実
現し、そのため圧電型振動センサの完成時の出力のばら
つきが少ない。

【００１１】上記の如く接着層の電気容量が出力に影響
を及ぼすのは以下のようなメカニズムによるものと考え
られる。すなわち圧電フィルムの電気容量をＣ_f, 両側
の接着フィルムの電気容量を各々Ｃ₁、Ｃ₂とすれば、圧
電フィルムと接着フィルムを合わせた全体の電気容量Ｃ
_total は、（I）式で表わされる。

【数１】 さらに検知部の出力Ｖは（II）式で表わされる。この
（II）式において、Ｑは圧電フィルムに加速度が加わっ
たときに発生する電荷量である。

【数２】 一般に圧電体の誘電率は、接着層の誘電率より極めて大
きく接着層の容量によって、全体の電気容量が下がるの
で、出力が上がる。さらに接着層の厚さが増すと電気容
量が小さくなるので同様の理由で出力が上がる。

【００１２】（実施例）図２（A）に示す形状の圧電型
振動センサを作成した。３cm角、１００μm厚のポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）圧電フィルムの両面に、３
cm角、５０μm厚の接着フィルムをはさんで、３cm角、
３０μm厚の銅箔（電極層）を接着し、さらにその両面
に３cm角１．５mm厚のガラスエポキシ板（支持板）をエ
ポキシ接着剤で接着した。これをダイシングソーで５mm
角に切断し,センサチップとした。各チップを台座上に
固着させ、その上に重さ１ｇのしんちゅう製の荷重体を
接着してその電圧出力を測定した。このようにして圧電
型振動センサを１００個作成し、その電圧出力とそのば
らつきを調べた。その結果を表１に示す。表１で、出力
比とは、次に示す比較例で得られた出力を１とした場合
の相対値を示す。また出力のばらつきとは、１００個作
成したうちの、出力の平均値の±１０％の範囲に入るも
のの個数を示す。

【００１３】（比較例）図１に示す形状の圧電型振動セ
ンサを作成した。圧電フィルムと支持板との接着に液状
エポキシ接着剤を用いた他は、実施例と同様に行なっ
た。その結果を表１に示す。

【表１】

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電型振
動センサの出力調整方法は、圧電フィルムと支持板との
接着に接着性フィルムを用い、その接着フィルムの膜厚
によって、調整を行なうものである。この接着フィルム
の接着は、圧電フィルムをチップ状に切断する前に行う
ので、一度に多数の圧電型振動センサについて、ばらつ
きの少ない出力の調整が容易にできる。また液状接着剤
で接着する場合に比べて、作業性が向上し、硬化時間を
短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電型振動センサの一実施例を示した
もので、（Ａ）は外観を示す斜視図, （Ｂ）は検知部の
断面図である。

【図２】従来の圧電型振動センサの例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…台座 ２…検知部 ３…荷重体 ２１…圧電フィルム ２２…支持板 ２３…接着フィルム ２４…電極層 Ｇ…検知軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 隆之 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物に剛に取り付けられる台座と、
   この台座の検知軸に垂直な測定面に固着された検知部
   と、この検知部上に固着され慣性質量部として作用する
   剛体からなる荷重体を有し、前記検知部が圧電フィルム
   とこの圧電フィルムの表裏両面側に設けられた支持板と
   からなる圧電型振動センサにおいて、前記支持板と圧電
   フィルムを接着フィルムによって固着せしめ、かつ該接
   着フィルムの膜厚によって、センサ出力を調整すること
   を特徴とする圧電型振動センサの出力調整方法。