JPH0815302A

JPH0815302A - 加速度センサー

Info

Publication number: JPH0815302A
Application number: JP6167343A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Oikawa; 秀紀及川
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】単一のセンサー素子を使用しながら、それが
任意の方向に向くよう回路基板に搭載できるようにし、
複数の圧電加速度センサーを組み合わせることで、様々
な方向の加速度の検知を可能にする。【構成】圧電振動センサーは、両側面に電極２、３を
有するセンサー素子１と、このセンサー素子１の一端を
挟持し、且つその他端を自由端とした状態で収納した直
方体形のケース７を有する。センサー素子１の一方の電
極３に接続された第一と第二の端子の４、５の先端部４
ａ、５ａを、ケース７の直交する２つの側面に各々導出
すると共に、前記センサー素子１の他方の電極２に接続
された第三の端子６の先端部６ａ、６ｂを、前記第一と
第二の端子４、５の先端部４ａ、５ａと並列させてケー
ス７の直交する２つの側面に各々導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電要素等のセンサー
素子を用いた加速度センサーに関し、特に衝撃や振動を
検知するセンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の加速度センサーは、両面をメタ
ライズした矩形の圧電セラミック板を直接または金属板
を介して貼り合わせた、いわゆる圧電バイモルフを使用
し、この一端をフレーム等に固定し、その他端を自由端
としたものである。この状態で、圧電バイモルフの厚み
方向に加速度が加わると、圧電バイモルフが撓み、その
両側の電極に電圧が発生する。そこで、この電圧により
加速度を検知する。

【０００３】このような加速度センサーは、回路基板上
に搭載されて、固定した状態で使用されることが多く、
そのため、リード線を有しないチップ化が進んでいる。
例えば、チップ形の加速度センサーは、立方体形のケー
スの中に圧電バオモルフを封入し、この圧電バイモルフ
の両側の電極に接続した端子を、ケースの底面や端面に
導出したものである。

【０００４】前記の説明から明かなように、加速度セン
サーは、圧電バイモルフの厚み方向の加速度を検知する
ことができるが、圧電バイモルフの幅方向や長手方向の
加速度は殆ど検知することができない。そこで従来で
は、例えば、特開平３−１５６３７５号公報に示された
ように、主面を互いに直交する２つの方向に向けて圧電
バイモルフを固定部材に取り付け、この固定部材と圧電
バイモルフをケースの中に収めた加速度センサーが提案
されている。この加速度センサーでは、直交する２方向
の加速度を検知することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の従来の加速度センサーでは、直交する２方向、つまり
２次元方向の加速度を検知することが可能であるもの
の、２つの圧電バイモルフを使用することから、構造が
複雑となる。さらに、直交する３方向、つまり３次元方
向の加速度を検知することはできない。本発明は、単一
の圧電バイモルフ等のセンサー素子を使用しながら、そ
れが任意の方向に向くよう回路基板に搭載できるように
し、複数の加速度センサーを組み合わせることで、様々
な方向の加速度の検知を可能にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
と達成するため、両側面に電極２、３を有するセンサー
素子１と、このセンサー素子１の一端を挟持し、且つそ
の他端を自由端とした状態で収納した直方体形のケース
７と、このケース７の表面に露出され、前記センサー素
子１の両側面の電極２、３に各々接続された端子とを有
する加速度センサーにおいて、前記センサー素子１の各
電極２、３に各々接続された端子４、５、６を、前記ケ
ース７の直交する２つの側面に各々並列して導出するこ
ととした。

【０００７】より具体的な例としては、センサー素子１
の一方の電極３に接続された第一と第二の端子の４、５
の先端部４ａ、５ａを、ケース７の直交する２つの側面
に各々導出すると共に、前記センサー素子１の他方の電
極２に接続された第三の端子６の先端部６ａ、６ｂを、
前記第一と第二の端子４、５の先端部４ａ、５ａと並列
させてケース７の直交する２つの側面に各々導出するこ
とがあげられる。

【０００８】通常の場合、端子４、５、６は、ケース７
の一端部寄りの側面に導出されているが、これら端子
４、５、６が導出されたのと反対側のケース１の端部寄
りの側面に、センサー素子１の電極２、３に接続されて
ない、いわゆるダミーの端子１０、１１、１２を導出す
ることが多い。ケース７の一方の側面に導出された端子
４、６の先端部４ａ、６ａと、ケース７の他方の側面に
導出された端子５、６の先端部５ａ、６ａとの間隔は、
互いに異なっていても、またそれらの間隔が同じであっ
てもよい。

【０００９】

【作用】本発明による加速度センサーでは、センサー素
子１の各電極２、３に接続された端子４、５、６を、直
方体形のケース７の直交する２つの側面に各々並列して
導出しているので、この加速度センサーを回路基板上に
搭載するとき、直交する２つの方向の何れの方向にも任
意に搭載できる。すなわち、センサー素子１を横向き或
は縦向きの何れかの方向に向けて回路基板上に搭載でき
る。従って、例えばこの加速度センサを２つ用意し、こ
れらを並列させて、各々ケース７の異なる側面を下にし
て回路基板上に搭載することにより、回路基板の板面に
対して直交する方向（Ｚ方向）と平行な方向（Ｘ方向）
との２つの方向の加速度が検知できる。さらに、これら
２つの加速度センサーに加え、これら加速度センサのセ
ンサー素子１と何れも直角な方向にセンサー素子１を向
けて他の加速度センサーを配置すれば、前記２つの方向
と直交する他の方向（Ｙ方向）の加速度も検知できる。

【００１０】センサー素子１の一方の電極３に接続され
た第一と第二の端子の４、５の先端部４ａ、５ａを、ケ
ース７の直交する２つの側面に各々導出すると共に、前
記センサー素子１の他方の電極２に接続された第三の端
子６の先端部６ａ、６ｂを、前記第一と第二の端子４、
５の先端部４ａ、５ａと並列させてケース７の直交する
２つの側面に各々導出した場合、端子部材は３つで済む
ので、端子構造を簡素化できる。すなわち、一つの端子
６の先端部６ａ、６ｂを、２つの側面に導出するため、
２つの側面について１つの端子部材を共用することがで
きる。

【００１１】端子４、５、６は、ケース７の一端部寄り
の側面に導出されている場合に、これら端子４、、５、
６が導出されたのと反対側のケース１の端部寄りの側面
に、いわゆるダミーの端子１０、１１、１２を導出する
と、この加速度センサーを回路基板上に搭載し、端子を
同回路基板のランド電極上に、半田付けする際の加速度
センサーの立ち上がりを防止することができる。すなわ
ち、半田がリフローした後、再度硬化するとき、半田が
収縮し、加速度センサーが回路基板上のランド電極に引
き付けられる。この場合に、ケース７の両端に、本来の
端子４、５、６といわゆるダミーの端子１０、１１、１
２を設け、これらを回路基板上のランド電極に半田付け
すれば、半田の硬化時の引き付け力をケース７の両端側
で均衡させることができる。これにより、加速度センサ
ーの立ち上がりが無くなる。

【００１２】ケース７の一方の側面に導出された端子
４、６の先端部４ａ、６ａと、ケース７の他方の側面に
導出された端子５、６の先端部５ａ、６ａとの間隔が互
いに異なっている場合、この端子の間隔により、内部の
センサー素子１の方向性を確認することができる。そし
て、Ｚ方向とＸ方向の加速度を検知するための加速度セ
ンサーは、回路基板上のランド電極の間隔を異ならせな
ければ搭載できないので、或るランド電極上に誤って所
定の方向とは別方向に加速度センサーを搭載してしまう
ことが未然に防止できる。

【００１３】他方、ケース７の一方の側面に導出された
端子４、６の先端部４ａ、６ａと、ケース７の他方の側
面に導出された端子５、６の先端部５ａ、６ａとの間隔
が同じである場合、回路基板上の或るランド電極の上
に、加速度センサーを何れか任意の方向に向けて搭載す
ることができる。

【００１４】

【実施例】次に、図面を参照しながら、本発明の実施例
について詳細、且つ具体的に説明する。図１は、センサ
ー素子１の電極２、３に対する端子の接続及びその端子
の導出形状を示す透視図である。センサー素子１は、両
面をメタライズして電極を形成した２枚の圧電セラミッ
ク板を用い、それら圧電セラミック板の一方の電極を直
接または金属板等の導体を介して貼り着けた、いわゆる
バイモルフ形のセンサー素子１が一般に使用される。そ
の他に、歪ゲージや半導体ゲージ等が使用されることが
ある。

【００１５】図１、図３及び図４に示すように、このセ
ンサー素子１の一方の端部側において、同センサー素子
１の両面に設けられた電極２、３に端子４、５、６の基
端部が半田付等の手段で取り付けられている。すなわ
ち、端子４、５がセンサー素子１の両側にずれて同じ電
極３側に接続され、端子５がセンサー素子１の片側にず
れて他方の電極２側に接続されている。

【００１６】さらに、センサー素子１は、絶縁性の樹脂
等からなる立方体形のケース７に収納されている。この
状態で、センサー素子１は、前記端子４、５、６が取り
付けられた端部側がケース７によって支持されると共
に、センサー素子１の他端部は、ケース７の空間部９内
で自由に撓むことができるように自由端となっている。

【００１６】図１〜図５に示すように、前記センサー素
子１の電極２、３に取り付けられた端子４、５、６は、
ケース７の一方の端面から導出され、さらに先端部４
ａ、５ａ、６ａ、６ｂがケース７の側面に導出するよ
う、ケース７の端面から側面に沿って折り曲げられてい
る。

【００１７】端子４は、本来Ｌ字形を呈する板状端子部
材からなり、ケース７の端面から導出された位置で図１
の左方向に折り曲げられ、さらにその先がケース７の端
面に沿って図１の下方に延び、さらにケース７の下の角
縁で折り曲げられ、先端部４ａが図１の下側の側面に添
えられている。端子５は、長尺な短冊形の板状端子部材
からなり、ケース７の端面から導出された位置で、図１
の右方向に折り曲げられ、さらにその先が図１において
右側の角縁で折り曲げられ、先端部５ａが左側の側面に
添えられている。

【００１８】端子６は、本来Ｔ字形を呈する板状端子部
材からなり、ケース７の端面から導出された位置で、図
１の右方向に折り曲げられ、さらにその先が二股に別
れ、一方の先端部６ａが図１において右側の角縁で折り
曲げられ、前記端子５の先端部５ａと並んだ状態でケー
ス７の右側の側面に添えられている。また、他方の先端
部６ｂは、ケース７の端面に沿って図１の下方に延び、
さらにケース７の下の角縁で折り曲げられ、先端部６ｂ
が前記端子４の先端部４ａと並んだ状態で図１の下側の
側面に添えられている。

【００１９】このような端子４、５、６の先端部４ａ、
５ａ、６ａ、６ｂの配置から明かな通り、図１において
ケース７の下側の側面には、端子４と６の先端部４ａ、
６ｂが並列して配置され、図１においてケース７の右側
の側面には、端子５、６の先端部５ａ、６ａが並列して
配置される。ここで、図２から明かなように、端子４と
６の先端部４ａ、６ｂの間隔は、端子５、６の先端部５
ａ、６ａの間隔より広くなっている。

【００２０】さらに、図１に示されたように、ケース７
の他端側には、ダミー用の端子１０、１１、１２が埋設
され、その先端部１１ａ、１２ａ、１２ｂ（図１におい
て、端子１０の先端部はセンサー素子１の陰に隠れてい
て見えない）がケース７の端部寄りの側面に導出されて
いる。これらダミーの端子１０、１１、１２の先端部１
１ａ、１２ａ、１２ｂは、前記端子４、５、６の先端部
４ａ、５ａ、６ａ、６ｂとほぼ対称に配置するのがより
好ましい。これにより、回路基板上に搭載し、これら電
極４、５、６、１０、１１、１２の先端部４ａ、５ａ、
６ａ、６ｂ、１１ａ、１２ａ、１２ｂを回路基板上のラ
ンド電極に半田付けする時に、半田の収縮力を正確に均
衡させて、加速度センサーの立ち上がりを防止すること
ができる。また、ケース７のダミー用の端子１０、１
１、１２が設けられた側の端部に、内部のセンサー素子
１の方向性を示すための切欠が設けられている。

【００２１】図６と図７は、この加速度センサーを回路
基板１３に搭載した状態を示している。例えば、図６と
図７（ａ）では、回路基板１３上にランド電極１４、１
６、１７を形成し、ランド電極１４、１７に端子６、４
の先端部６ｂ、４ａを各々半田付けし、他方のダミー用
の端子１０、１２も、同様にしてランド電極１６と図示
してない他のランド電極に各々半田付けしている。図６
において、符号１５は半田を示している。この状態で
は、センサー素子１の主面が、図７（ａ）において左右
方向を向いている。他方、図７（ｂ）では、端子５、６
の先端部５ａ、６ａが回路基板上のランド電極１８、１
９に半田付けされている。この状態では、センサー素子
１の主面が図７（ｂ）において上下方向に向いている。

【００２２】次に、図８の実施例について説明すると、
この実施例では、同図においてケース７の右の側面に導
出された電極５、６の先端部５ａ、６ａを、同図におい
て下の側面に導出された電極４、６の先端部４ａ、６ｂ
の間隔とほぼ同じになるよう、前記の実施例に比べて広
くしている。このため、前記実施例の場合と異なり、セ
ンサー素子１を上向きに搭載する場合も、横向きに搭載
する場合も、回路基板１３の電極ランド１４、１７、１
８、１９の間隔は何れも同じとなる。換言すると、或る
一組の電極ランド１４、１７或は１８、１９には、セン
サー素子１を任意の方向に向けて加速度センサーを９０
°搭載できることになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、一
つの加速度センサを、９０°異なる方向に回路基板上に
搭載することができるので、２つの加速度センサーを使
用すれば、２次元方向の加速度の検知が可能であり、さ
らに３つの加速度センサーを使用すれば、３次元方向の
加速度の検知が可能となる。このため、必要な方向の加
速度を検知できる装置が容易に得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による加速度センサーのケース
を除いた状態の斜視図である。

【図２】同実施例による加速度センサーの端面図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】同実施例による加速度センサーの外観斜視図で
ある。

【図６】同実施例による加速度センサーの回路基板に搭
載した状態の側面図である。

【図７】同実施例による加速度センサーの回路基板に搭
載した状態の端面図である。

【図８】本発明の他の実施例による加速度センサーの端
面図である。

【符号の説明】１センサー素子２センサー素子の電極３センサー素子の電極４端子４ａ端子の先端部５端子５ａ端子の先端部６端子６ａ端子の先端部６ｂ端子の先端部７ケース１０端子１１端子１２端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両側面に電極（２）、（３）を有するセ
ンサー素子（１）と、このセンサー素子（１）の一端を
挟持し、且つその他端を自由端とした状態で収納した直
方体形のケース（７）と、このケース（７）の表面に露
出され、前記センサー素子（１）の両側面の電極
（２）、（３）に各々接続された端子とを有する加速度
センサーにおいて、前記センサー素子（１）の各電極
（２）、（３）に各々接続された端子（４）、（５）、
（６）を、前記ケース（７）の直交する２つの側面に各
々並列して導出したことを特徴とする加速度センサー。
【請求項２】両側面に電極（２）、（３）を有するセ
ンサー素子（１）と、このセンサー素子（１）の一端を
挟持し、且つその他端を自由端とした状態で収納した直
方体形のケース（７）と、このケース（７）の表面に露
出され、前記センサー素子（１）の両側面の電極
（２）、（３）に各々接続された端子とを有する加速度
センサーにおいて、前記センサー素子（１）の一方の電
極（３）に接続された第一と第二の端子の（４）、
（５）の先端部（４ａ）、（５ａ）を、ケース（７）の
直交する２つの側面に各々導出すると共に、前記センサ
ー素子（１）の他方の電極（２）に接続された第三の端
子（６）の先端部（６ａ）、（６ｂ）を、前記第一と第
二の端子（４）、（５）の先端部（４ａ）、（５ａ）と
並列させてケース（７）の直交する２つの側面に各々導
出したことを特徴とする加速度センサー。
【請求項３】前記請求項１または２において、端子
（４）、（５）、（６）は、ケース（７）の一端部寄り
の側面に導出されている加速度センサー。
【請求項４】前記請求項３において、端子（４）、
（５）、（６）が導出されたのと反対側のケース１の端
部寄りの側面に、センサー素子（１）の電極（２）、
（３）に接続されてない端子（１０）、（１１）、（１
２）が導出されている加速度センサー。
【請求項５】前記請求項１〜４の何れかにおいて、ケ
ース（７）の一方の側面に導出された端子（４）、
（６）の先端部（４ａ）、（６ａ）と、ケース（７）の
他方の側面に導出された端子（５）、（６）の先端部
（５ａ）、（６ａ）との間隔が互いに異なっている加速
度センサー。
【請求項６】前記請求項１〜４の何れかにおいて、ケ
ース（７）の一方の側面に導出された端子（４）、
（６）の先端部（４ａ）、（６ａ）と、ケース（７）の
他方の側面に導出された端子（５）、（６）の先端部
（５ａ）、（６ａ）との間隔が何れも同じである加速度
センサー。