JPH09264902A - Acceleration sensor and its manufacture method - Google Patents
Acceleration sensor and its manufacture methodInfo
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- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ装置の衝撃検知用などとして使用される加速度セ
ンサ及びその製造方法にかかり、詳しくは、この加速度
センサを構成するバイモルフ型検出素子の構造及びその
作製手順に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor used for impact detection of a hard disk drive device and a method for manufacturing the acceleration sensor. More specifically, the structure of a bimorph type detection element constituting the acceleration sensor and its manufacture. Regarding the procedure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、衝撃検知用などの加速度セン
サとしては周知のバイモルフ型検出素子（以下、検出素
子という）を利用して構成されたものがあり、この種の
検出素子を具備してなる加速度センサのうちには特開平
６−２７３４３９号公報で示されたようなものがある。
すなわち、この加速度センサは、図３で簡略化して示す
ように、矩形平板状とされたうえで各主表面上に薄膜状
の信号取出電極１及び中間電極２がそれぞれ形成された
一対の圧電セラミック板３，４を具備しており、これら
圧電セラミック板３，４の内側主表面上に形成された中
間電極２同士を対面接合することによって一体化された
検出素子５の長手方向に沿う両端縁のみを側面視「コ」
字状のケース体６でもって固定支持したものである。2. Description of the Related Art Conventionally, as an acceleration sensor for detecting a shock, there is a known bimorph type detection element (hereinafter referred to as a detection element), which is equipped with this type of detection element. Among such acceleration sensors, there is an acceleration sensor as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-273439.
That is, as shown in a simplified form in FIG. 3, this acceleration sensor has a pair of piezoelectric ceramics each having a rectangular flat plate shape and a thin film signal extraction electrode 1 and an intermediate electrode 2 formed on each main surface. Both ends along the longitudinal direction of the detection element 5 which are equipped with the plates 3 and 4 and are integrated by facing the intermediate electrodes 2 formed on the inner main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 to each other. Side view only
It is fixedly supported by a character-shaped case body 6.
【０００３】そして、この際における圧電セラミック板
３，４それぞれの長手方向領域は加速度の作用に伴って
発生する応力が変化する一対の境界線Ｌ０によって区分
けされた中央部分３ａ，４ａと端部分３ｂ，４ｂとに区
分されており、圧電セラミック板３，４における中央部
分３ａ，４ａと端部分３ｂ，４ｂとは板厚方向に沿いつ
つ反転した分極方向Ａ，ＢとＣ，Ｄとの各々に沿って分
極処理された後、中央部分３ａ，４ａと端部分３ｂ，４
ｂとにおける分極方向Ａ，Ｃ及びＢ，Ｄのそれぞれが逆
向きとなる状態で対面させられている。At this time, the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 are divided into central portions 3a and 4a and end portions 3b which are divided by a pair of boundary lines L0 in which the stress generated by the action of acceleration changes. , 4b, and the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 are arranged in polarization directions A, B and C, D, respectively, which are reversed along the plate thickness direction. After being polarized along the center portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4
The polarization directions A, C and B, D with respect to b are opposite to each other.
【０００４】つまり、例えば、ここでの圧電セラミック
板３，４における中央部分３ａ，４ａ同士の分極方向Ａ
及びＣは互いに近ずきあう内向きとされる一方、その端
部分３ｂ，４ｂ同士の分極方向Ｂ及びＤは互いに遠ざか
る外向きとされており、圧電セラミック板３，４それぞ
れの外側主表面上に形成された信号取出電極１の各々は
ケース体６の互いに異なる端面ごとに形成された外部引
出電極７，８の各々と導通している。なお、図示してい
ないが、これら圧電セラミック板３，４の分極処理に際
しては、中央部分３ａ，４ａ及び端部分３ｂ，４ｂの各
々と対応した大きさの分極用電極を予め形成したうえで
の分極処理を施すことが行われており、これらの分極用
電極上には後工程でもって信号取出電極１が積層して形
成されるのが一般的となっている。That is, for example, the polarization direction A between the central portions 3a and 4a of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 here.
And C are inwardly directed toward each other, while the polarization directions B and D of the end portions 3b and 4b are outwardly directed away from each other, and on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4, respectively. Each of the signal lead-out electrodes 1 formed in the above is electrically connected to each of the external lead-out electrodes 7 and 8 formed on the different end faces of the case body 6. Although not shown, in the polarization treatment of these piezoelectric ceramic plates 3 and 4, polarization electrodes having sizes corresponding to the central portions 3a and 4a and the end portions 3b and 4b are formed in advance. A polarization process is performed, and it is general that a signal extraction electrode 1 is laminated on these polarization electrodes in a later step.
【０００５】さらに、上記構成とされた検出素子５を用
いているのは、以下のような理由に基づいている。すな
わち、加速度センサに対して加速度が作用した場合に
は、検出素子５を構成する圧電セラミック板３，４それ
ぞれの中央部分３ａ，４ａ及び端部分３ｂ，４ｂが慣性
力の作用によって変形することになり、これらの部分３
ａ，４ａ，３ｂ，４ｂそれぞれには変形に伴う引張応力
若しくは圧縮応力が生じる。そこで、これらの各部分３
ａ，４ａ，３ｂ，４ｂにおいては、各々の分極方向Ａ〜
Ｄと引張応力または圧縮応力との相乗効果によって電荷
発生量が増大し、検出素子５全体の電荷発生量が増大す
ることが起こる結果、加速度センサのもつ検出感度が向
上することになるためである。Further, the reason why the detecting element 5 having the above structure is used is as follows. That is, when acceleration acts on the acceleration sensor, the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 constituting the detection element 5 are deformed by the action of inertial force. Become these parts 3
A tensile stress or a compressive stress is generated in each of a, 4a, 3b and 4b due to the deformation. So each of these parts 3
a, 4a, 3b, 4b, the respective polarization directions A to
This is because the charge generation amount increases due to the synergistic effect of D and the tensile stress or the compression stress, and the charge generation amount of the entire detection element 5 increases. As a result, the detection sensitivity of the acceleration sensor is improved. .
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
加速度センサが具備してなる検出素子５を構成する圧電
セラミック板３，４の長手方向領域を中央部分３ａ，４
ａと端部分３ｂ，４ｂとに区分する境界線Ｌ０それぞれ
の位置は、加速度の作用に伴って各圧電セラミック板
３，４の中央部分３ａ，４ａ及び端部分３ｂ，４ｂに発
生する応力が引張または圧縮となる結果として加速度セ
ンサの検出感度が所要の設計値となることを目的として
設定されており、具体的には数値解析手法の一つである
有限要素法などを適用したうえでの計算結果に基づいて
設定されることになっている。By the way, the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 constituting the detection element 5 included in the conventional acceleration sensor are located in the central portions 3a and 4 respectively.
The position of each of the boundary lines L0 that are divided into a and the end portions 3b and 4b is pulled by the stress generated in the central portions 3a and 4a and the end portions 3b and 4b of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 due to the action of acceleration. Or, it is set for the purpose of ensuring that the detection sensitivity of the acceleration sensor reaches the required design value as a result of compression.Specifically, it is calculated after applying the finite element method, which is one of the numerical analysis methods. It is supposed to be set based on the result.
【０００７】しかしながら、このような手法に基づく境
界線Ｌ０を設定した際においても、製品のロットごとや
ロット内における圧電セラミック板３，４の材料が多少
なりとも相違していたり加工誤差が発生していたりする
ことがあるため、全ての加速度センサについて設計値を
満たす検出感度をもたせるのは困難であり、加速度セン
サのもつ検出感度がばらつくことになってしまう。すな
わち、ただ単に設計値に合致した検出感度を得るべく検
出素子５における境界線Ｌ０の位置を設定しておいたの
では、ある程度の幅が設けられた設計値の許容誤差範囲
をも越えた不良品が製造されてしまうことが避けられ
ず、多大な損失を生じることになる。However, even when the boundary line L0 based on such a method is set, the materials of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 in each lot of products or in each lot are slightly different from each other or a processing error occurs. Therefore, it is difficult for all the acceleration sensors to have the detection sensitivity satisfying the design value, and the detection sensitivity of the acceleration sensor varies. In other words, if the position of the boundary line L0 in the detection element 5 is simply set in order to obtain the detection sensitivity that matches the design value, the error that exceeds the allowable error range of the design value with a certain width is set. It is unavoidable that a good product is manufactured, which causes a great loss.
【０００８】本発明は、このような不都合を解消すべく
創案されたものであり、予め定められた設計値の許容誤
差範囲内に対して検出感度が収まることになる加速度セ
ンサと、加速度センサのもつ検出感度を設計値の許容誤
差範囲内に対して確実に収めることができる加速度セン
サの製造方法とを提供するものである。The present invention was devised in order to eliminate such inconvenience, and an acceleration sensor whose detection sensitivity is within a permissible error range of a predetermined design value, and an acceleration sensor The present invention provides a method for manufacturing an acceleration sensor, which can ensure that the detection sensitivity of the acceleration sensor is within the allowable range of design values.
【０００９】[0009]
【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、長手方向領域が中央部分と端部分とに区分され
ており、かつ、これら中央部分及び端部分における分極
方向が相互に反転させられたバイモルフ型検出素子を具
備してなるものであって、バイモルフ型検出素子の長手
方向領域における自由長（Ｘ）と中央部分の全長（Ｙ）
との長さ比率（Ｙ／Ｘ）が、４４％から７３％の範囲内
とされていることを特徴とするものである。そして、こ
の際におけるバイモルフ型検出素子は、矩形平板状とさ
れたうえで長手方向領域が分極方向の反転した中央部分
及び端部分に区分されているとともに、その外側主表面
上には信号取出電極が形成され、かつ、その内側主表面
上には中間電極が形成された一対の圧電セラミック板か
ら構成されたものであるとともに、これらの圧電セラミ
ック板同士は互いの分極方向が逆向きとして対面させら
れたうえで中間電極を介して一体化接合されたものとな
っている。In the acceleration sensor according to the present invention, the longitudinal region is divided into a central portion and an end portion, and the polarization directions in the central portion and the end portion are mutually inverted. And a free length (X) in the longitudinal direction region of the bimorph type detection element and the total length (Y) of the central portion of the bimorph type detection element.
And the length ratio (Y / X) is within the range of 44% to 73%. In this case, the bimorph type detection element has a rectangular flat plate shape, and the longitudinal region is divided into a central portion and an end portion in which the polarization direction is inverted, and the signal extraction electrode is formed on the outer main surface thereof. And a pair of piezoelectric ceramic plates having an intermediate electrode formed on the inner main surface thereof.The piezoelectric ceramic plates are made to face each other with their polarization directions opposite to each other. Then, they are integrally joined via the intermediate electrode.
【００１０】一方、本発明にかかる加速度センサの製造
方法は、長手方向領域の中央部分と端部分とを区分する
境界線の位置を予め設定したうえでバイモルフ型検出素
子を作製した後、このバイモルフ型検出素子がケース体
の内部に組み込まれたサンプル品としての加速度センサ
を製造したうえで検出感度の測定を行う工程と、検出感
度の測定結果を考慮して境界線の位置を中央部分寄り若
しくは端部分寄りの位置に設定し直したうえでバイモル
フ型検出素子を作製する工程と、このバイモルフ型検出
素子がケース体の内部に組み込まれた加速度センサを製
造する工程とからなることを特徴としている。On the other hand, in the method for manufacturing an acceleration sensor according to the present invention, after the position of the boundary line that divides the central portion and the end portion of the longitudinal region is set in advance, the bimorph type detection element is manufactured, and then the bimorph type detection element is manufactured. The step of measuring the detection sensitivity after manufacturing the acceleration sensor as a sample product in which the mold detection element is incorporated in the case body, and the position of the boundary line near the center part in consideration of the measurement result of the detection sensitivity or It is characterized in that it comprises a step of making a bimorph type detection element after resetting to a position near the end portion, and a step of manufacturing an acceleration sensor in which this bimorph type detection element is incorporated in the case body. .
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１２】図１は本実施の形態にかかる加速度センサ
の構成を示す破断斜視図、図２はその製造途中状態を示
す説明図であり、これら図中の符号１０は検出素子、ま
た、１１，１２のそれぞれは圧電セラミック板を示して
いる。なお、この際における加速度センサの全体構成は
従来例と基本的に異ならないので、図１及び図２におい
て図３と互いに同一となる部品、部分については同一符
号を付している。FIG. 1 is a cutaway perspective view showing the structure of the acceleration sensor according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing the intermediate state of its manufacture. Reference numeral 10 in these drawings is a detection element, and 11, and Each 12 represents a piezoelectric ceramic plate. Since the overall structure of the acceleration sensor at this time is basically the same as that of the conventional example, the same parts and portions as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals in FIGS. 1 and 2.
【００１３】本発明にかかる加速度センサは、図１で示
すように、矩形平板状とされたうえで主表面上に信号取
出電極１及び中間電極２が形成された一対の圧電セラミ
ック板１１，１２を具備しており、これら圧電セラミッ
ク板１１，１２の内側主表面上に形成された中間電極２
同士を対面接合してなる検出素子１０の長手方向に沿う
両端縁のみが側面視「コ」字状のケース体６でもって固
定支持されたものとなっている。そして、この検出素子
１０を構成する圧電セラミック板１１，１２それぞれの
長手方向領域は、後述する手順に従って位置決めしたう
えで設定された一対の境界線Ｌ１によって区分けされて
なる中央部分１１ａ，１２ａと端部分１１ｂ，１２ｂと
に区分されており、この際における中央部分１１ａ，１
２ａの全長Ｙは検出素子１０の長手方向領域における自
由長、つまり、ケース体６でもって固定支持された両端
縁を除いて検出素子１０が自由に撓み得る長さ領域であ
る自由長Ｘに対する長さ比率Ｙ／Ｘが４４％から７３％
の範囲内となるように設定されている。As shown in FIG. 1, the acceleration sensor according to the present invention is a pair of piezoelectric ceramic plates 11 and 12 each having a rectangular flat plate shape and a signal extraction electrode 1 and an intermediate electrode 2 formed on the main surface thereof. And an intermediate electrode 2 formed on the inner main surfaces of these piezoelectric ceramic plates 11 and 12.
Only the both end edges along the longitudinal direction of the detection element 10 formed by joining them face-to-face are fixed and supported by the case body 6 having a U-shape in side view. The longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detection element 10 are divided according to a pair of boundary lines L1 which are positioned according to the procedure described below and end portions and central portions 11a and 12a. It is divided into parts 11b and 12b, and in this case, central parts 11a and 1b
The total length Y of 2a is a free length in a longitudinal region of the detection element 10, that is, a length with respect to a free length X which is a length region in which the detection element 10 can flex freely except for both end edges fixedly supported by the case body 6. Ratio Y / X is 44% to 73%
Is set to be within the range.
【００１４】すなわち、例えば、検出素子１０を構成す
る圧電セラミック板１１，１２それぞれの長手方向領域
の全長が６．４ｍｍ、厚みが０．１２ｍｍであり、検出
素子１０の長手方向領域における自由長Ｘが５．４ｍｍ
である場合における中央部分１１ａ，１２ａの全長Ｙは
２．４ｍｍ（Ｙ／Ｘ≒４４．４％）から３．９ｍｍ（Ｙ
／Ｘ≒７２．２％）の範囲内として設定されている。そ
して、これらの加速度センサについて発明者らが調査し
てみたところ、いずれの加速度センサが有する検出感度
も予め定められた設計値の許容誤差範囲である１．９５
〜２．２５ｍＶ／Ｇに収まることが確認されている。That is, for example, the total length of the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detection element 10 is 6.4 mm, the thickness is 0.12 mm, and the free length X in the longitudinal region of the detection element 10 is X. Is 5.4 mm
In the case of, the total length Y of the central portions 11a and 12a is 2.4 mm (Y / X≈44.4%) to 3.9 mm (Y
/X≈72.2%). When the inventors investigated these acceleration sensors, the detection sensitivities of any of the acceleration sensors are within a predetermined design value allowable error range of 1.95.
It has been confirmed to fall within ˜2.25 mV / G.
【００１５】また、この検出素子１０を構成する圧電セ
ラミック板１１，１２それぞれの中央部分１１ａ，１２
ａと端部分１１ｂ，１２ｂとは板厚方向に沿いつつ互い
に反転した分極方向Ａ，ＢとＣ，Ｄとのそれぞれに沿っ
て分極処理された後、中央部分１１ａ，１２ａと端部分
１１ｂ，１２ｂとにおける分極方向Ａ，Ｃ及びＢ，Ｄの
それぞれが逆向きとしたうえで一体化接合されたものと
なっている。つまり、ここでの検出素子１０を構成する
圧電セラミック板１１，１２における中央部分１１ａ，
１２ａ同士の分極方向Ａ及びＣは互いに近ずきあう内向
きとされている一方、その端部分１１ｂ，１２ｂ同士の
分極方向Ｂ及びＤは互いに遠ざかる外向きとされてお
り、各圧電セラミック板１１，１２の外側主表面上に形
成された信号取出電極１の各々はケース体６の互いに異
なる端面ごとに形成された外部引出電極７，８の各々と
導通している。なお、圧電セラミック板１１，１２にお
ける各部分１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの分極方向
が上記とは逆向きの場合もあり、このような構成であっ
てもよいことは勿論である。Further, the central portions 11a and 12 of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detection element 10 respectively.
a and the end portions 11b and 12b are polarized along polarization directions A, B and C and D, respectively, which are opposite to each other while extending in the plate thickness direction, and then, the central portions 11a and 12a and the end portions 11b and 12b. The polarization directions A, C and B, D in and are set to the opposite directions and are integrally joined. That is, the central portions 11a of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detection element 10 here,
The polarization directions A and C of 12a are inwardly directed toward each other, while the polarization directions B and D of the end portions 11b and 12b are outwardly directed away from each other, and each piezoelectric ceramic plate 11 is formed. , 12 are formed on the outer main surfaces of the case body 6, respectively, and are electrically connected to the respective external lead electrodes 7, 8 formed on the different end faces of the case body 6. The polarization directions of the respective portions 11a, 12a, 11b, 12b of the piezoelectric ceramic plates 11, 12 may be opposite to those described above, and it goes without saying that such a configuration is also possible.
【００１６】ところで、図１で示した構成を有する加速
度センサは、本発明にかかる製造方法を採用したうえ
で、つまり、以下に示すような手順に従って製造された
ものである。そして、この際においては、まず最初に、
サンプル品となる加速度センサを製造することが行われ
る。By the way, the acceleration sensor having the structure shown in FIG. 1 is manufactured by adopting the manufacturing method according to the present invention, that is, in accordance with the following procedure. And in this case, first of all,
A sample acceleration sensor is manufactured.
【００１７】すなわち、まず、サンプル品の製造時に
は、製品のロットごとやロット内のうちから、分極処理
が未実施の状態にある一対の圧電セラミック板、つま
り、従来例における圧電セラミック板３，４となるべき
圧電セラミック板を選択した後、有限要素法などを適用
したうえでの計算結果に基づいて圧電セラミック板３，
４それぞれの長手方向領域を３つの部分に区分するため
の境界線Ｌ０を位置決めして設定する。そして、図２で
示すように、一対の境界線Ｌ０によって区分けされた各
圧電セラミック板３，４の中央部分３ａ，４ａ及び端部
分３ｂ，４ｂの各々と対応した大きさを有するマスクパ
ターンを用意し、かつ、これらのマスクパターンを用い
たうえで各圧電セラミック板３，４の外側主表面上に分
極用電極１３を形成する。引き続き、圧電セラミック板
３，４それぞれの内側主表面上に中間電極２を形成し、
かつ、これらの電極を利用したうえで高電圧を印加する
ことによって圧電セラミック板３，４における長手方向
領域の中央部分３ａ，４ａ及び端部分３ｂ，４ｂの分極
方向が互いに反転していることになる分極処理を実行す
る。なお、ここでの図２は、圧電セラミック板３のみを
図示したものである。That is, first, at the time of manufacturing a sample product, a pair of piezoelectric ceramic plates in which a polarization process has not been carried out, that is, the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 in the conventional example, from within each product lot or within each lot. After selecting the piezoceramic plate to be used, the piezoceramic plate3 is applied based on the calculation results after applying the finite element method.
4. A boundary line L0 for dividing each longitudinal region into three parts is positioned and set. Then, as shown in FIG. 2, a mask pattern having a size corresponding to each of the central portions 3a and 4a and the end portions 3b and 4b of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 divided by a pair of boundary lines L0 is prepared. Then, the polarization electrodes 13 are formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 by using these mask patterns. Subsequently, the intermediate electrode 2 is formed on the inner main surface of each of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4,
In addition, by applying a high voltage using these electrodes, the polarization directions of the central portions 3a, 4a and the end portions 3b, 4b of the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 3, 4 are mutually inverted. Is executed. Note that FIG. 2 here illustrates only the piezoelectric ceramic plate 3.
【００１８】さらに、分極処理が施された圧電セラミッ
ク板３，４の外側主表面上に形成されている分極用電極
１３上に信号取出電極１を積層して形成した後、これら
の圧電セラミック板３，４の内側主表面上に形成された
中間電極２同士を対面接合することによって一体化され
た検出素子５を作製する。引き続き、検出素子５の長手
方向に沿う両端縁のみをケース体６でもって固定支持
し、かつ、圧電セラミック板３，４それぞれの外側主表
面上に形成された信号取出電極１の各々をケース体６の
互いに異なる端面ごとに形成された外部引出電極７，８
の各々と導通させると、検出素子５がケース体６の内部
に組み込まれた加速度センサ、つまり、図３で示した従
来例と同様の構成を有する加速度センサがサンプル品と
して製造されたことになる。Further, after the signal extraction electrode 1 is formed by laminating on the polarization electrode 13 formed on the outer main surface of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 which have been subjected to the polarization treatment, these piezoelectric ceramic plates 3 and 4 are formed. The intermediate detection electrodes 2 formed on the inner main surfaces 3 and 4 are face-bonded to each other to produce the integrated detection element 5. Subsequently, only the both edges along the longitudinal direction of the detection element 5 are fixedly supported by the case body 6, and each of the signal extraction electrodes 1 formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 3 and 4 is attached to the case body. External lead-out electrodes 7 and 8 formed on the different end faces of 6, respectively.
When each of them is electrically connected to each other, it means that the acceleration sensor in which the detection element 5 is incorporated in the case body 6, that is, the acceleration sensor having the same configuration as the conventional example shown in FIG. 3, is manufactured as a sample product. .
【００１９】そして、サンプル品として製造された加速
度センサの複数個が有する検出感度をそれぞれ測定して
みると、これらサンプル品における検出感度のばらつき
状態が明らかとなり、製品のロットごとやロット内にお
ける圧電セラミック板の材料状態及び加工誤差の状態を
把握することが可能となる。そこで、これらのサンプル
品によって得られた検出感度の測定結果を考慮したう
え、新たに作製が開始される検出素子１０のそれぞれを
構成する圧電セラミック板１１，１２における長手方向
領域の中央部分１１ａ，１２ａ及び端部分１１ｂ，１２
ｂを区分するために設定される境界線Ｌ１の位置を中央
部分１１ａ，１２ａ寄り若しくは端部分１１ｂ，１２ｂ
寄りの位置へと設定し直すことを行う。Then, when the detection sensitivities of a plurality of sample-produced acceleration sensors are measured, the state of variation in the detection sensitivities of these sample products becomes apparent, and the piezoelectricity in each product lot or in each lot is clarified. It is possible to grasp the material state of the ceramic plate and the state of processing error. Therefore, in consideration of the measurement results of the detection sensitivities obtained by these sample products, the central portions 11a of the longitudinal regions of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting each of the detection elements 10 to be newly manufactured, 12a and end portions 11b, 12
The position of the boundary line L1 that is set to divide b is closer to the central portions 11a and 12a or the end portions 11b and 12b.
Perform resetting to a closer position.
【００２０】すなわち、この際には、サンプル品におけ
る検出感度が高め傾向として現れていれば、境界線Ｌ１
の位置を中央部分１１ａ，１２ａ寄りへと設定し直すこ
とによって加速度センサの検出感度が低くなるよう調整
することが行われる一方、サンプル品における検出感度
が低め傾向として現れていれば、境界線Ｌ１の位置を端
部分１１ｂ，１２ｂ寄りへと設定し直すことによって加
速度センサの検出感度が高くなるように調整することが
行われる。That is, at this time, if the detection sensitivity of the sample product appears to be higher, the boundary line L1
Is adjusted so that the detection sensitivity of the acceleration sensor is lowered by resetting the position of the position closer to the central portions 11a and 12a, and if the detection sensitivity of the sample product appears to be low, the boundary line L1 By resetting the position of (1) toward the end portions 11b, 12b, adjustment is performed so that the detection sensitivity of the acceleration sensor becomes high.
【００２１】引き続き、図２で示すように、製品のロッ
トごとやロット内から取り出されて一対の境界線Ｌ１が
新たに設定し直された圧電セラミック板１１，１２の中
央部分１１ａ，１２ａ及び端部分１１ｂ，１２ｂの各々
と対応した大きさを有するマスクパターンを用意し、か
つ、これらのマスクパターンを用いたうえで各圧電セラ
ミック板１１，１２の外側主表面上に分極用電極１３の
それぞれを形成する。そして、各圧電セラミック板１
１，１２の内側主表面上に中間電極２を形成した後、こ
れらの分極用電極１３及び中間電極２を利用したうえで
高電圧を印加することによって圧電セラミック板１１，
１２における長手方向領域の中央部分１１ａ，１２ａ及
び端部分１１ｂ，１２ｂの分極方向が互いに反転してい
ることになる分極処理を実行する。なお、この図２にお
いては、一方側の圧電セラミック板１１のみを図示して
いる。Subsequently, as shown in FIG. 2, the central portions 11a, 12a and the ends of the piezoelectric ceramic plates 11, 12 in which a pair of boundary lines L1 are newly set by taking out each product lot or from within the lot. A mask pattern having a size corresponding to each of the portions 11b and 12b is prepared, and each of the polarization electrodes 13 is provided on the outer main surface of each piezoelectric ceramic plate 11 and 12 using these mask patterns. Form. And each piezoelectric ceramic plate 1
After forming the intermediate electrode 2 on the inner main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 1 and 12, a high voltage is applied after using the polarization electrode 13 and the intermediate electrode 2,
A polarization process is performed in which the polarization directions of the central portions 11a and 12a and the end portions 11b and 12b of the longitudinal region 12 are reversed. In FIG. 2, only the piezoelectric ceramic plate 11 on one side is shown.
【００２２】その後、これら圧電セラミック板１１，１
２の外側主表面上に形成されている分極用電極１３上
に、信号取出電極１を積層して形成することを行う。な
お、ここでは、圧電セラミック板１１，１２の外側主表
面上に分極用電極１３を形成することを行っているが、
例えば、各圧電セラミック板１１，１２の外側主表面上
に一体となった信号取出電極１を形成し、かつ、内側主
表面上の中間電極２を各部分１１ａ，１２ａ，１１ｂ，
１２ｂごとに対応する状態で分割形成しておくことも可
能であり、このことはサンプル品の製造時においても同
様である。After that, these piezoelectric ceramic plates 11, 1
The signal extraction electrode 1 is formed by laminating on the polarization electrode 13 formed on the outer main surface of 2. Although the polarization electrode 13 is formed on the outer main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 here,
For example, the signal extraction electrode 1 integrated with the outer main surface of each piezoelectric ceramic plate 11, 12 is formed, and the intermediate electrode 2 on the inner main surface is provided with the respective portions 11a, 12a, 11b ,.
It is also possible to divide and form each 12b in a corresponding state, and this is the same when manufacturing the sample product.
【００２３】さらに、圧電セラミック板１１，１２の内
側主表面上に形成された中間電極２同士を対面接合する
ことによって一体化された検出素子１０を作製した後、
この検出素子１０の長手方向に沿う両端縁のみをケース
体６でもって固定支持し、かつ、各圧電セラミック板１
１，１２の外側主表面上に形成された信号取出電極１の
それぞれをケース体６の互いに異なる端面ごとに形成さ
れた外部引出電極７，８の各々と導通させると、検出素
子１０がケース体６の内部に組み込まれてなる図１で示
した構成を有する加速度センサが製造されたことにな
る。なお、本実施の形態に係る加速度センサに対して加
速度が作用した場合にも、従来例同様、検出素子１０を
構成する圧電セラミック板１１，１２それぞれの中央部
分１１ａ，１２ａ及び端部分１１ｂ，１２ｂが慣性力の
作用によって変形し、これらの部分１１ａ，１２ａ，１
１ｂ，１２ｂそれぞれに引張応力若しくは圧縮応力が生
じる結果、各々の分極方向Ａ〜Ｄと引張または圧縮応力
との相乗効果によって電荷発生量が増大することになっ
ている。Further, after the intermediate detection electrodes 2 formed on the inner main surfaces of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 are face-bonded to each other, the integrated detection element 10 is manufactured.
Only the both edges of the detection element 10 along the longitudinal direction are fixedly supported by the case body 6, and each piezoelectric ceramic plate 1
When each of the signal extraction electrodes 1 formed on the outer main surfaces of 1 and 12 is brought into conduction with each of the external extraction electrodes 7 and 8 formed on the different end faces of the case body 6, the detection element 10 becomes The acceleration sensor having the configuration shown in FIG. Even when acceleration is applied to the acceleration sensor according to the present embodiment, similarly to the conventional example, the central portions 11a and 12a and the end portions 11b and 12b of the piezoelectric ceramic plates 11 and 12 constituting the detection element 10 are respectively formed. Is deformed by the action of inertial force, and these parts 11a, 12a, 1
As a result of the tensile stress or the compressive stress occurring in each of 1b and 12b, the charge generation amount is increased by the synergistic effect of each polarization direction A to D and the tensile or compressive stress.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる加
速度センサの有する検出感度は、製品のロットごとやロ
ット内における圧電セラミック板材料の相違や加工誤差
があったとしても、これらの悪影響を受けることなく、
予め定められた設計値の許容誤差範囲内に収まってい
る。そこで、設計値の許容誤差範囲をも越えた不良品が
製造されることがなくなり、損失が生じることをなくす
ことができるという効果が得られる。また、本発明の製
造方法によれば、加速度センサのもつ検出感度を設計値
の許容誤差範囲内に対して確実に収めることができるこ
とになる。As described above, the detection sensitivity of the acceleration sensor according to the present invention has a negative effect on each product lot even if there is a difference in the piezoelectric ceramic plate material or a processing error in each lot. Without receiving
It is within the tolerance range of the predetermined design value. Therefore, it is possible to obtain an effect that a defective product that exceeds the allowable error range of the design value is not manufactured and a loss can be prevented. Further, according to the manufacturing method of the present invention, the detection sensitivity of the acceleration sensor can be surely kept within the allowable error range of the design value.
【図１】本実施の形態にかかる加速度センサの構成を示
す破断斜視図である。FIG. 1 is a cutaway perspective view showing a configuration of an acceleration sensor according to the present embodiment.
【図２】その製造途中状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing the intermediate state of manufacturing.
【図３】従来形態にかかる加速度センサの構成を示す破
断斜視図である。FIG. 3 is a cutaway perspective view showing a configuration of an acceleration sensor according to a conventional form.
１０ 検出素子（バイモルフ型検出素子） １１ 圧電セラミック板 １１ａ 中央部分 １１ｂ 端部分 １２ 圧電セラミック板 １２ａ 中央部分 １２ｂ 端部分 Ｘ 検出素子の長手方向領域における自由長 Ｙ 中央部分の全長 Ｙ／Ｘ 長さ比率 10 Detecting Element (Bimorph Type Detecting Element) 11 Piezoelectric Ceramic Plate 11a Central Part 11b End Part 12 Piezoelectric Ceramic Plate 12a Central Part 12b End Part X Free Length in Longitudinal Region of Detecting Element Y Total Length of Central Part Y / X Length Ratio
Claims (3)
されており、かつ、これら中央部分及び端部分における
分極方向が相互に反転させられたバイモルフ型検出素子
を具備してなる加速度センサであって、 バイモルフ型検出素子の長手方向領域における自由長
（Ｘ）と中央部分の全長（Ｙ）との長さ比率（Ｙ／Ｘ）
が、４４％から７３％の範囲内とされていることを特徴
とする加速度センサ。1. An acceleration sensor comprising a bimorph type detection element in which a longitudinal region is divided into a central portion and an end portion, and polarization directions in the central portion and the end portion are mutually inverted. And the length ratio (Y / X) of the free length (X) in the longitudinal region of the bimorph type detection element and the total length (Y) of the central portion.
Is within the range of 44% to 73%.
て、 バイモルフ型検出素子は、矩形平板状とされたうえで長
手方向領域が分極方向の反転した中央部分及び端部分に
区分されているとともに、その外側主表面上には信号取
出電極が形成され、かつ、その内側主表面上には中間電
極が形成された一対の圧電セラミック板から構成された
ものであるとともに、これらの圧電セラミック板同士は
互いの分極方向が逆向きとして対面させられたうえで中
間電極を介して一体化接合されたものであることを特徴
とする加速度センサ。2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the bimorph type detection element has a rectangular flat plate shape, and a longitudinal region thereof is divided into a central portion and an end portion in which the polarization direction is inverted. The piezoelectric ceramic plate has a signal extraction electrode formed on the outer main surface thereof and an intermediate electrode formed on the inner main surface thereof. An acceleration sensor, characterized in that the plates are made to face each other with their polarization directions opposite to each other and then integrally bonded via an intermediate electrode.
分と端部分とに区分されたバイモルフ型検出素子を具備
してなる加速度センサの製造方法であって、 長手方向領域の中央部分と端部分とを区分する境界線の
位置を予め設定したうえでバイモルフ型検出素子を作製
した後、このバイモルフ型検出素子がケース体の内部に
組み込まれたサンプル品としての加速度センサを製造し
たうえで検出感度の測定を行う工程と、 検出感度の測定結果を考慮して境界線の位置を中央部分
寄り若しくは端部分寄りの位置に設定し直したうえでバ
イモルフ型検出素子を作製する工程と、 このバイモルフ型検出素子がケース体の内部に組み込ま
れた加速度センサを製造する工程とからなることを特徴
とする加速度センサの製造方法。3. A method of manufacturing an acceleration sensor comprising a bimorph type detection element in which a longitudinal region is divided into a central portion and an end portion in which the polarization direction is inverted, the method comprising: a central portion and an end of the longitudinal region. After making a bimorph type detection element after setting the position of the boundary line that divides the part in advance, this bimorph type detection element was manufactured after manufacturing the acceleration sensor as a sample product incorporated in the case body and then detected. The step of measuring the sensitivity, the step of resetting the position of the boundary line to the position near the center part or the end part in consideration of the measurement result of the detection sensitivity, and then manufacturing the bimorph type detection element, and this bimorph A method of manufacturing an acceleration sensor, comprising the steps of manufacturing an acceleration sensor in which a mold detection element is incorporated in a case body.
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