JPH11160344A - 加速度センサ及び三軸加速度センサ - Google Patents
加速度センサ及び三軸加速度センサInfo
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- JPH11160344A JPH11160344A JP10266323A JP26632398A JPH11160344A JP H11160344 A JPH11160344 A JP H11160344A JP 10266323 A JP10266323 A JP 10266323A JP 26632398 A JP26632398 A JP 26632398A JP H11160344 A JPH11160344 A JP H11160344A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- 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
- G01P2015/0805—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速度検出電極から出力電極までの間の静電
容量が原因となって発生する出力の低下を抑制できる加
速度センサを得る。 【解決手段】 重錘固定領域５Ａ内において、接続線Ｌ
Ｘ１と圧電セラミックス基板５との間に低誘電率層８を
形成する。中間領域５Ｂの外側において、接続線ＬＸ
２，ＬＹ１，ＬＺ４及び出力電極ＯＸと圧電セラミック
ス基板５との間に低誘電率層９を形成する。低誘電率層
８及び９を、圧電セラミックス基板５の比誘電率よりも
比誘電率が十分に小さい低誘電率物質により形成する。
低誘電率層８，９の存在により、配線パターン及び出力
電極と対向電極パターンとの間に生じる静電容量が小さ
くなって、この静電容量に蓄積される自発分極電荷の量
を少なくできる。
容量が原因となって発生する出力の低下を抑制できる加
速度センサを得る。 【解決手段】 重錘固定領域５Ａ内において、接続線Ｌ
Ｘ１と圧電セラミックス基板５との間に低誘電率層８を
形成する。中間領域５Ｂの外側において、接続線ＬＸ
２，ＬＹ１，ＬＺ４及び出力電極ＯＸと圧電セラミック
ス基板５との間に低誘電率層９を形成する。低誘電率層
８及び９を、圧電セラミックス基板５の比誘電率よりも
比誘電率が十分に小さい低誘電率物質により形成する。
低誘電率層８，９の存在により、配線パターン及び出力
電極と対向電極パターンとの間に生じる静電容量が小さ
くなって、この静電容量に蓄積される自発分極電荷の量
を少なくできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックス
を利用して加速度を検出する加速度センサ及び三軸加速
度センサに関するものである。
を利用して加速度を検出する加速度センサ及び三軸加速
度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】表面に加速度検出用電極と、出力電極
と、加速度検出用電極と出力電極とを接続する配線パタ
ーンが形成され、裏面に少なくとも加速度検出用電極と
対向する対向電極が形成された圧電セラミックス基板
と、圧電セラミックス基板の裏面に接合されたダイアフ
ラムと、ダイアフラムの裏面に接合されて圧電セラミッ
クス基板の加速度検出用電極が形成された領域に加速度
に応じた応力を発生させる重錘を備えた構造の加速度セ
ンサが、知られている。
と、加速度検出用電極と出力電極とを接続する配線パタ
ーンが形成され、裏面に少なくとも加速度検出用電極と
対向する対向電極が形成された圧電セラミックス基板
と、圧電セラミックス基板の裏面に接合されたダイアフ
ラムと、ダイアフラムの裏面に接合されて圧電セラミッ
クス基板の加速度検出用電極が形成された領域に加速度
に応じた応力を発生させる重錘を備えた構造の加速度セ
ンサが、知られている。
【０００３】また圧電セラミックス基板と重錘とを用い
て相互に直交するＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度を検
出することができる三軸加速度センサの基本技術が国際
公開ＷＯ９３／０２３４２（ＰＣＴ／ＪＰ９２／００８
８２，ＵＳＰ５，３６５，７９９号）、ＵＳＰ５，５７
１，９７２号等に開示されている。
て相互に直交するＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度を検
出することができる三軸加速度センサの基本技術が国際
公開ＷＯ９３／０２３４２（ＰＣＴ／ＪＰ９２／００８
８２，ＵＳＰ５，３６５，７９９号）、ＵＳＰ５，５７
１，９７２号等に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電セ
ラミックス基板は比誘電率が高いため、従来の加速度セ
ンサでは、配線パターン及び出力電極と対向電極パター
ンとの間にも当然にして静電容量が発生する。加速度検
出用電極と対向電極パターンとの間に発生した自発分極
電荷は、この静電容量にも蓄積される。そのため従来の
加速度センサでは、出力電極から外部に取り出される加
速度信号（電圧信号または電流信号）の出力がある程度
低下するという問題が生じる。そのため、従来は、増幅
器を用いて加速度信号を所望の値まで増幅している。し
かしながら、増幅度が大きくなればなるほど、増幅器の
増幅特性が原因となって検出精度が低下する。
ラミックス基板は比誘電率が高いため、従来の加速度セ
ンサでは、配線パターン及び出力電極と対向電極パター
ンとの間にも当然にして静電容量が発生する。加速度検
出用電極と対向電極パターンとの間に発生した自発分極
電荷は、この静電容量にも蓄積される。そのため従来の
加速度センサでは、出力電極から外部に取り出される加
速度信号（電圧信号または電流信号）の出力がある程度
低下するという問題が生じる。そのため、従来は、増幅
器を用いて加速度信号を所望の値まで増幅している。し
かしながら、増幅度が大きくなればなるほど、増幅器の
増幅特性が原因となって検出精度が低下する。
【０００５】また従来の三軸加速度センサでは、重錘に
等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向
加速度が単独で加わったときに、Ｘ軸方向加速度出力電
極Ｘから出力されるＸ軸方向加速度信号、Ｙ軸方向加速
度出力電極Ｙから出力されるＹ軸方向加速度信号及びＺ
軸方向加速度出力電極Ｚから得られるＺ軸方向加速度信
号のレベルが一致しないのが一般的であった。このレベ
ルの差が大きくなると、検出精度が低下する。そこで、
従来は、増幅器を用いて加速度信号の増幅レベルを調整
することにより、各方向の加速度信号のレベルを一致さ
せる補正を行っていた。しかしながら、増幅レベルの調
整作業は繁雑であるため、生産性を低下させる大きな原
因となっていた。
等量のＸ軸方向加速度、Ｙ軸方向加速度またはＺ軸方向
加速度が単独で加わったときに、Ｘ軸方向加速度出力電
極Ｘから出力されるＸ軸方向加速度信号、Ｙ軸方向加速
度出力電極Ｙから出力されるＹ軸方向加速度信号及びＺ
軸方向加速度出力電極Ｚから得られるＺ軸方向加速度信
号のレベルが一致しないのが一般的であった。このレベ
ルの差が大きくなると、検出精度が低下する。そこで、
従来は、増幅器を用いて加速度信号の増幅レベルを調整
することにより、各方向の加速度信号のレベルを一致さ
せる補正を行っていた。しかしながら、増幅レベルの調
整作業は繁雑であるため、生産性を低下させる大きな原
因となっていた。
【０００６】本発明の目的は、加速度検出用電極から出
力電極までの静電容量が原因となって発生する出力の低
下を抑制できる加速度センサ及び三軸加速度センサを提
供することにある。
力電極までの静電容量が原因となって発生する出力の低
下を抑制できる加速度センサ及び三軸加速度センサを提
供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、出力電極の出力を増
幅する増幅器の増幅度をあまり大きくする必要のない加
速度センサを提供することにある。
幅する増幅器の増幅度をあまり大きくする必要のない加
速度センサを提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、増幅器を用いて信号
レベルの調整をする必要がないか、または調整作業が僅
かですむ三軸加速度センサを提供することにある。
レベルの調整をする必要がないか、または調整作業が僅
かですむ三軸加速度センサを提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、各方向の加速度信号
の信号レベルをできるだけ近付けることができる三軸加
速度センサを提供することにある。
の信号レベルをできるだけ近付けることができる三軸加
速度センサを提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、少なくとも配線パタ
ーンと対向電極パターンとの間に形成される静電容量を
小さくできる加速度センサ及び三軸加速度センサを提供
することにある。
ーンと対向電極パターンとの間に形成される静電容量を
小さくできる加速度センサ及び三軸加速度センサを提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】発明者は、従来の三軸加
速度センサにおける各方向の信号レベルの不一致の原因
を探求した結果、圧電セラミックス基板は比誘電率が高
いため、各出力電極及び配線パターンと対向電極パター
ンとの間に静電容量が発生し、この静電容量が出力の低
下と信号レベルの不一致の原因の一つになっていること
を見出した。加速度検出電極で発生した自発分極電荷
は、加速度検出電極と出力電極との間の静電容量にも蓄
積される。この蓄積量が多くなればなるほど、出力電極
から出力される加速度信号が小さくなるのである。また
三軸加速度センサの場合には、各出力電極及び配線パタ
ーンはその形状及び面積が異なるため、Ｘ軸加速度出力
電極及びこの電極に接続される配線パターンと対向電極
パターンとの間で発生する静電容量と、Ｙ軸加速度出力
電極及びこの電極に接続される配線パターンと対向電極
パターンとの間で発生する静電容量と、Ｚ軸加速度出力
電極及びこの電極に接続せれる配線パターンと対向電極
パターンとの間で発生する静電容量とが異なってくるの
普通である。前述の通りこれらの静電容量にも、対応す
る加速度検出用電極で発生した自発分極電荷が蓄積され
るため、Ｘ軸方向加速度信号、Ｙ軸方向加速度信号及び
Ｚ軸方向加速度信号のレベルが異なってくるのである。
速度センサにおける各方向の信号レベルの不一致の原因
を探求した結果、圧電セラミックス基板は比誘電率が高
いため、各出力電極及び配線パターンと対向電極パター
ンとの間に静電容量が発生し、この静電容量が出力の低
下と信号レベルの不一致の原因の一つになっていること
を見出した。加速度検出電極で発生した自発分極電荷
は、加速度検出電極と出力電極との間の静電容量にも蓄
積される。この蓄積量が多くなればなるほど、出力電極
から出力される加速度信号が小さくなるのである。また
三軸加速度センサの場合には、各出力電極及び配線パタ
ーンはその形状及び面積が異なるため、Ｘ軸加速度出力
電極及びこの電極に接続される配線パターンと対向電極
パターンとの間で発生する静電容量と、Ｙ軸加速度出力
電極及びこの電極に接続される配線パターンと対向電極
パターンとの間で発生する静電容量と、Ｚ軸加速度出力
電極及びこの電極に接続せれる配線パターンと対向電極
パターンとの間で発生する静電容量とが異なってくるの
普通である。前述の通りこれらの静電容量にも、対応す
る加速度検出用電極で発生した自発分極電荷が蓄積され
るため、Ｘ軸方向加速度信号、Ｙ軸方向加速度信号及び
Ｚ軸方向加速度信号のレベルが異なってくるのである。
【００１２】本発明が改良の対象とする加速度センサ
は、基本的な構成要素として、圧電セラミックス基板
と、圧電セラミックス基板の表面上に形成された、加速
度に応じた信号を出力する加速度検出用電極、加速度検
出用電極の出力を外部に出力する出力電極及び加速度検
出用電極と出力電極とを電気的に接続する配線パターン
を含む表面電極パターンと、圧電セラミックス基板の裏
面上に形成されて少なくとも加速度検出用電極と対向す
る対向電極パターンと、圧電セラミックス基板に対して
固定状態に配置されて加速度検出用電極が形成された領
域に加速度に応じた応力を発生させる重錘とを具備して
いる。なお圧電セラミックス基板の加速度検出用電極と
対向電極パターンとの間の部分は分極処理が施されてい
る。
は、基本的な構成要素として、圧電セラミックス基板
と、圧電セラミックス基板の表面上に形成された、加速
度に応じた信号を出力する加速度検出用電極、加速度検
出用電極の出力を外部に出力する出力電極及び加速度検
出用電極と出力電極とを電気的に接続する配線パターン
を含む表面電極パターンと、圧電セラミックス基板の裏
面上に形成されて少なくとも加速度検出用電極と対向す
る対向電極パターンと、圧電セラミックス基板に対して
固定状態に配置されて加速度検出用電極が形成された領
域に加速度に応じた応力を発生させる重錘とを具備して
いる。なお圧電セラミックス基板の加速度検出用電極と
対向電極パターンとの間の部分は分極処理が施されてい
る。
【００１３】このような加速度センサにおいて、本発明
では、表面電極パターンのうち少なくとも配線パターン
の全部またはその主要部と圧電セラミックス基板との間
に低誘電率層を配置する。そしてこの低誘電率層の比誘
電率を、圧電セラミックス基板の比誘電率よりも十分に
小さくする。
では、表面電極パターンのうち少なくとも配線パターン
の全部またはその主要部と圧電セラミックス基板との間
に低誘電率層を配置する。そしてこの低誘電率層の比誘
電率を、圧電セラミックス基板の比誘電率よりも十分に
小さくする。
【００１４】このような低誘電率層を形成すると、比誘
電率の高い圧電セラミックス基板と比誘電率の低い低誘
電率層とが直接に接続された関係になり、言い換えれば
圧電セラミックス基板のみにより発生する静電容量Ｃ１
と低誘電率層により発生する静電容量Ｃ２とが直列接続
された関係になる。単純に考えて、低誘電率層を設けた
場合の電極間の静電容量ＣはＣ＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋
Ｃ２）となり、Ｃ２がＣ１よりも十分に小さいとする
と、ＣはＣ１よりも大幅に小さくなる。例えばＣ２がＣ
１の１／１０以下であれば、静電容量ＣはＣ１の０．０
９倍まで低下する。そのため、本発明によれば、少なく
とも配線パターンの全部または主要部と圧電セラミック
ス基板との間の静電容量を大幅に小さくして、出力の低
下を抑制できる（即ち静電容量に蓄積される自発分極電
荷の量を小さくすることができる）。
電率の高い圧電セラミックス基板と比誘電率の低い低誘
電率層とが直接に接続された関係になり、言い換えれば
圧電セラミックス基板のみにより発生する静電容量Ｃ１
と低誘電率層により発生する静電容量Ｃ２とが直列接続
された関係になる。単純に考えて、低誘電率層を設けた
場合の電極間の静電容量ＣはＣ＝Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋
Ｃ２）となり、Ｃ２がＣ１よりも十分に小さいとする
と、ＣはＣ１よりも大幅に小さくなる。例えばＣ２がＣ
１の１／１０以下であれば、静電容量ＣはＣ１の０．０
９倍まで低下する。そのため、本発明によれば、少なく
とも配線パターンの全部または主要部と圧電セラミック
ス基板との間の静電容量を大幅に小さくして、出力の低
下を抑制できる（即ち静電容量に蓄積される自発分極電
荷の量を小さくすることができる）。
【００１５】最も静電容量を小さくするためには、配線
電極パターンの全部及び出力電極と圧電セラミックス基
板との間に低誘電率層を配置すべきである。しかしなが
ら実際に低誘電率層を形成してみると、配線電極パター
ンの全部及び出力電極と圧電セラミックス基板との間に
低誘電率層を配置しなくても、実用上は差し支えない程
度まで静電容量を小さくできることが分かった。具体的
には、低誘電層を、配線パターンのうち加速度検出用電
極が形成された領域の外側に位置する配線パターン部分
と圧電セラミックス基板との間に配置するだけでも、実
用上差し支えない程度まで静電容量を小さくできる。低
誘電層を設ける部分が少なくなれば、それだけ低誘電層
の印刷が容易になるだけでなく、低誘電層の形成材料が
少なくとも済む。
電極パターンの全部及び出力電極と圧電セラミックス基
板との間に低誘電率層を配置すべきである。しかしなが
ら実際に低誘電率層を形成してみると、配線電極パター
ンの全部及び出力電極と圧電セラミックス基板との間に
低誘電率層を配置しなくても、実用上は差し支えない程
度まで静電容量を小さくできることが分かった。具体的
には、低誘電層を、配線パターンのうち加速度検出用電
極が形成された領域の外側に位置する配線パターン部分
と圧電セラミックス基板との間に配置するだけでも、実
用上差し支えない程度まで静電容量を小さくできる。低
誘電層を設ける部分が少なくなれば、それだけ低誘電層
の印刷が容易になるだけでなく、低誘電層の形成材料が
少なくとも済む。
【００１６】なお対向電極パターンは、圧電セラミック
ス基板の裏面上に少なくとも加速度検出用電極と対向す
るように形成されていればよい。対向電極パターンは、
加速度検出用電極のみと対向するように形成されていて
もよく、また表面電極パターン全体と対向するように形
成されていてもよい。対向電極パターンが加速度検出用
電極のみと対向するように形成されている場合は、対向
電極パターンは、配線パターン及び出力電極とは直接対
向せず、斜めに対向する。その結果、容量値は低くな
る。しかし、斜めに対向している部分の静電容量が無く
なるわけではない。本発明のように低誘電率層を用いれ
ば、斜めに対向する配線パターン及び出力電極と対向電
極パターンとの間の静電容量も小さくすることができ
る。
ス基板の裏面上に少なくとも加速度検出用電極と対向す
るように形成されていればよい。対向電極パターンは、
加速度検出用電極のみと対向するように形成されていて
もよく、また表面電極パターン全体と対向するように形
成されていてもよい。対向電極パターンが加速度検出用
電極のみと対向するように形成されている場合は、対向
電極パターンは、配線パターン及び出力電極とは直接対
向せず、斜めに対向する。その結果、容量値は低くな
る。しかし、斜めに対向している部分の静電容量が無く
なるわけではない。本発明のように低誘電率層を用いれ
ば、斜めに対向する配線パターン及び出力電極と対向電
極パターンとの間の静電容量も小さくすることができ
る。
【００１７】また、対向電極パターンが表面電極パター
ン全体と対向するように形成されている場合には、対向
電極パターンは、配線パターン及び出力電極と直接対向
するため、比較的大きな静電容量が発生する。このよう
な場合に低誘電率層を用いれば、静電容量の低減の効果
は大きなものとなる。また、この場合、加速度検出用電
極を除く圧電セラミックス基板全体に低誘電率層を形成
すれば、静電容量の低減効果はより大きくなる。
ン全体と対向するように形成されている場合には、対向
電極パターンは、配線パターン及び出力電極と直接対向
するため、比較的大きな静電容量が発生する。このよう
な場合に低誘電率層を用いれば、静電容量の低減の効果
は大きなものとなる。また、この場合、加速度検出用電
極を除く圧電セラミックス基板全体に低誘電率層を形成
すれば、静電容量の低減効果はより大きくなる。
【００１８】圧電セラミックス基板に対しては、従来と
同様にダイアフラムをその裏面に接合してもよい。この
場合には、重錘をダイアフラムの中央部に接合すればよ
い。しかしダイアフラムを用いずに、圧電セラミックス
基板の裏面の中央部に直接重錘を設けても構わない。こ
のようにすれば、重錘の変位により圧電セラミックス基
板が直接撓む。そのため、重錘に作用した加速度によっ
て生じた重錘の変化による応力が圧電セラミックス基板
内に直接発生するため、加速度センサの測定精度または
感度を高くできる。また、ダイアフラムを用いる必要が
ないので、部品点数を少なくできる。
同様にダイアフラムをその裏面に接合してもよい。この
場合には、重錘をダイアフラムの中央部に接合すればよ
い。しかしダイアフラムを用いずに、圧電セラミックス
基板の裏面の中央部に直接重錘を設けても構わない。こ
のようにすれば、重錘の変位により圧電セラミックス基
板が直接撓む。そのため、重錘に作用した加速度によっ
て生じた重錘の変化による応力が圧電セラミックス基板
内に直接発生するため、加速度センサの測定精度または
感度を高くできる。また、ダイアフラムを用いる必要が
ないので、部品点数を少なくできる。
【００１９】また、配線パターン及び加速度出力電極と
対向電極パターンとの間に形成される静電容量の存在に
より出力電極に現われる加速度信号のレベルの低下が、
実質的に無視できる程度になるように低誘電率層の比誘
電率及びその厚みを選択すれば、従来のように増幅器を
用いて出力信号を大きく増幅する必要がなくなる場合も
ある。実際的には、低誘電率層の比誘電率を圧電セラミ
ックス基板の比誘電率の１／１００以下とし、低誘電率
層の厚みを圧電セラミックス基板の厚みの０．２倍以上
にすればよい。低誘電率層の厚みが０．２倍を下回る
と、静電容量を効果的に低下させることができない。
対向電極パターンとの間に形成される静電容量の存在に
より出力電極に現われる加速度信号のレベルの低下が、
実質的に無視できる程度になるように低誘電率層の比誘
電率及びその厚みを選択すれば、従来のように増幅器を
用いて出力信号を大きく増幅する必要がなくなる場合も
ある。実際的には、低誘電率層の比誘電率を圧電セラミ
ックス基板の比誘電率の１／１００以下とし、低誘電率
層の厚みを圧電セラミックス基板の厚みの０．２倍以上
にすればよい。低誘電率層の厚みが０．２倍を下回る
と、静電容量を効果的に低下させることができない。
【００２０】低誘電率層は、ガラスまたは、エポキシ等
の熱硬化性樹脂を用いて形成することができる。熱硬化
性樹脂を主成分として低誘電率層を形成する場合には、
配線パータン及び加速度出力電極は熱硬化性樹脂に導電
性粉末が含まれてなる樹脂系の導電性ペーストを用いて
形成する。このようにすれば、配線パータン及び加速度
出力電極を形成するときの熱で、低誘電率層が変質する
のを防止できる。
の熱硬化性樹脂を用いて形成することができる。熱硬化
性樹脂を主成分として低誘電率層を形成する場合には、
配線パータン及び加速度出力電極は熱硬化性樹脂に導電
性粉末が含まれてなる樹脂系の導電性ペーストを用いて
形成する。このようにすれば、配線パータン及び加速度
出力電極を形成するときの熱で、低誘電率層が変質する
のを防止できる。
【００２１】本発明を三軸加速度センサに適用する場合
は、Ｘ軸方向加速度を検出する１以上のＸ軸方向加速度
検出用電極、Ｙ軸方向加速度を検出する１以上のＹ軸方
向加速度検出用電極、Ｚ軸方向加速度を検出する１以上
のＺ軸方向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度
出力電極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上の
Ｚ軸方向加速度出力電極、１以上のＸ軸方向加速度検出
用電極と１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する第
１の配線パターン、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極
と１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続する第２の配
線パターン、１以上のＺ軸方向加速度検出用電極と１以
上のＺ軸方向加速度出力電極を接続する第３の配線パタ
ーンを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に
電極パターンと全体的に対向する対向電極パターンが形
成され、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、１以上の
Ｙ軸方向加速度検出用電極及び１以上のＺ軸方向加速度
検出用電極と対向電極パターンとの間の部分が分極処理
されている圧電セラミックス基板を用いる。そして、少
なくとも第１乃至第３の配線パターンの全部またはその
主要部と圧電セラミックス基板との間に、圧電セラミッ
クス基板の比誘電率よりも比誘電率が小さい低誘電率層
を形成すればよい。
は、Ｘ軸方向加速度を検出する１以上のＸ軸方向加速度
検出用電極、Ｙ軸方向加速度を検出する１以上のＹ軸方
向加速度検出用電極、Ｚ軸方向加速度を検出する１以上
のＺ軸方向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度
出力電極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上の
Ｚ軸方向加速度出力電極、１以上のＸ軸方向加速度検出
用電極と１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する第
１の配線パターン、１以上のＹ軸方向加速度検出用電極
と１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続する第２の配
線パターン、１以上のＺ軸方向加速度検出用電極と１以
上のＺ軸方向加速度出力電極を接続する第３の配線パタ
ーンを含む電極パターンが表面上に形成され、裏面上に
電極パターンと全体的に対向する対向電極パターンが形
成され、１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、１以上の
Ｙ軸方向加速度検出用電極及び１以上のＺ軸方向加速度
検出用電極と対向電極パターンとの間の部分が分極処理
されている圧電セラミックス基板を用いる。そして、少
なくとも第１乃至第３の配線パターンの全部またはその
主要部と圧電セラミックス基板との間に、圧電セラミッ
クス基板の比誘電率よりも比誘電率が小さい低誘電率層
を形成すればよい。
【００２２】本発明により、少なくとも第１〜第３の配
線パターンの全部または主要部と対向電極パターンとの
間に形成される静電容量を小さくすると、この静電容量
が原因となって生じる各方向の加速度出力電極に現われ
る加速度信号のレベルの低下を大幅に抑制できる。その
結果、電極の寸法及び配線パターンの形状及び長さをほ
とんど気にすることなく、三軸加速度センサを設計する
ことができる。また従来のように各出力電極から出力さ
れる各信号レベルのズレが大きくなることが少なく、信
号レベルの補正をする必要が殆どなくなる。各信号レベ
ルにズレが発生しても、その差は僅かであり、簡単に信
号レベルの調整を行える。そのため、本発明によれば設
計が容易で、しかも生産性を大幅に高めることができ
る。また、三軸加速度センサの組立精度を高めれば、加
速度信号の補正を行う必要が全くなくなって、三軸加速
度センサの製造を更に容易にすることができる。
線パターンの全部または主要部と対向電極パターンとの
間に形成される静電容量を小さくすると、この静電容量
が原因となって生じる各方向の加速度出力電極に現われ
る加速度信号のレベルの低下を大幅に抑制できる。その
結果、電極の寸法及び配線パターンの形状及び長さをほ
とんど気にすることなく、三軸加速度センサを設計する
ことができる。また従来のように各出力電極から出力さ
れる各信号レベルのズレが大きくなることが少なく、信
号レベルの補正をする必要が殆どなくなる。各信号レベ
ルにズレが発生しても、その差は僅かであり、簡単に信
号レベルの調整を行える。そのため、本発明によれば設
計が容易で、しかも生産性を大幅に高めることができ
る。また、三軸加速度センサの組立精度を高めれば、加
速度信号の補正を行う必要が全くなくなって、三軸加速
度センサの製造を更に容易にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を説明する。図１は本発明の実施の形態の
三軸加速度センサ１の平面図であり、図２は図１のII−
II線端面図である。両図に示すように、この三軸加速度
センサ１はセンサ本体３とこのセンサ本体３の外周部を
支持する筒形の金属製の台座（支持部材）４とから構成
されており、台座４が接着剤により取付部材２に接合さ
れることにより、三軸加速度センサ１は金属製の取付部
材２に取付けられている。センサ本体３は、圧電セラミ
ックス基板５と、この圧電セラミックス基板５に接合さ
れた金属製ダイアフラム６と、この金属製ダイアフラム
６に接合された重錘７とから構成されている。圧電セラ
ミックス基板５は、内部に応力が加わると自発分極電荷
が発生するように分極処理が施されている圧電セラミッ
クス基板であり、この圧電セラミックス基板５は輪郭形
状が四角形をなしている。分極処理については後に詳細
に説明する。また、圧電セラミックス基板５の一方の面
（表面）には表面電極パターンＥ１が形成され、圧電セ
ラミックス基板５の他方の面（裏面）には、対向電極パ
ターンＥ０が形成されている。圧電セラミックス基板５
の裏面側には、対向電極パターンＥ０を介して金属製ダ
イアフラム６が接着剤を用いて接合されている。
の形態の一例を説明する。図１は本発明の実施の形態の
三軸加速度センサ１の平面図であり、図２は図１のII−
II線端面図である。両図に示すように、この三軸加速度
センサ１はセンサ本体３とこのセンサ本体３の外周部を
支持する筒形の金属製の台座（支持部材）４とから構成
されており、台座４が接着剤により取付部材２に接合さ
れることにより、三軸加速度センサ１は金属製の取付部
材２に取付けられている。センサ本体３は、圧電セラミ
ックス基板５と、この圧電セラミックス基板５に接合さ
れた金属製ダイアフラム６と、この金属製ダイアフラム
６に接合された重錘７とから構成されている。圧電セラ
ミックス基板５は、内部に応力が加わると自発分極電荷
が発生するように分極処理が施されている圧電セラミッ
クス基板であり、この圧電セラミックス基板５は輪郭形
状が四角形をなしている。分極処理については後に詳細
に説明する。また、圧電セラミックス基板５の一方の面
（表面）には表面電極パターンＥ１が形成され、圧電セ
ラミックス基板５の他方の面（裏面）には、対向電極パ
ターンＥ０が形成されている。圧電セラミックス基板５
の裏面側には、対向電極パターンＥ０を介して金属製ダ
イアフラム６が接着剤を用いて接合されている。
【００２４】圧電セラミックス基板５は、重錘固定領域
５Ａと中間領域５Ｂと外周領域５Ｃを有している。重錘
固定領域５Ａは、圧電セラミックス基板１の中心部にお
いて円形の形状を有している。この重錘固定領域５Ａに
は、対向電極パターンＥ０及び金属製ダイアフラム６を
介して重錘７が固定状態に配置されている。重錘７はア
ルミ合金、銅合金、鉄合金により円柱状に形成されてい
る。重錘７は、静止状態においてその重心を通る軸線が
重錘固定領域５Ａの中心を通って圧電セラミックス基板
５の面と直交するように、金属製ダイアフラム６に固定
されている。
５Ａと中間領域５Ｂと外周領域５Ｃを有している。重錘
固定領域５Ａは、圧電セラミックス基板１の中心部にお
いて円形の形状を有している。この重錘固定領域５Ａに
は、対向電極パターンＥ０及び金属製ダイアフラム６を
介して重錘７が固定状態に配置されている。重錘７はア
ルミ合金、銅合金、鉄合金により円柱状に形成されてい
る。重錘７は、静止状態においてその重心を通る軸線が
重錘固定領域５Ａの中心を通って圧電セラミックス基板
５の面と直交するように、金属製ダイアフラム６に固定
されている。
【００２５】中間領域５Ｂは、重錘固定領域５Ａを囲む
環状の形状を有している。中間領域５Ｂは、重錘７に対
して圧電セラミックス基板１と平行な方向（Ｘ軸方向ま
たはＹ軸方向）に加速度が作用すると、重錘７の重心を
中心として点対称に異なった状態（引っ張り応力が加わ
った状態と、圧縮応力が加わった状態と）に変形する領
域である。また、重錘７に対して圧電セラミックス基板
１と直交する方向（Ｚ軸方向）に加速度が作用すると、
中間領域５Ｂの各部は同じ状態（引っ張り応力が加った
状態）に変形する。
環状の形状を有している。中間領域５Ｂは、重錘７に対
して圧電セラミックス基板１と平行な方向（Ｘ軸方向ま
たはＹ軸方向）に加速度が作用すると、重錘７の重心を
中心として点対称に異なった状態（引っ張り応力が加わ
った状態と、圧縮応力が加わった状態と）に変形する領
域である。また、重錘７に対して圧電セラミックス基板
１と直交する方向（Ｚ軸方向）に加速度が作用すると、
中間領域５Ｂの各部は同じ状態（引っ張り応力が加った
状態）に変形する。
【００２６】圧電セラミックス基板５の表面及び裏面に
形成された表面電極パターンＥ１及び対向電極パターン
Ｅ０は、いずれも熱硬化性樹脂に銀粉からなる導電性粉
末が含まれてなる銀ペーストを用いてスクリーン印刷に
より形成されている。これらの表面電極パターンＥ１と
対向電極パターンＥ０との間に発生する自発分極電荷の
変化により、重錘７に加わった三軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸）方向の加速度が測定される。なお、ここでいうＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸は互いに直交する方向に延びる軸であ
る。Ｘ軸及びＹ軸は圧電セラミックス基板５の面方向に
延びており、Ｚ軸は圧電セラミックス基板５の面方向と
直交する方向に延びている。この例では、対向電極パタ
ーンＥ０は、表面電極パターンＥ１の全てに対応する部
分に形成されており、１０μｍの厚みを有している。圧
電セラミックス基板５の裏面は、対向電極パターンＥ０
を介して接着剤により金属製ダイアフラム６に接合され
ている。図示していないが、対向電極パターンＥ０の裏
面には凹凸があり、接着剤は、対向電極パターンＥ０の
裏面の凹部に入り込んで対向電極パターンＥ０と金属製
ダイアフラム６とを接合している。そして、対向電極パ
ターンＥ０の凸部は、金属製ダイアフラム６と接合して
いる。これにより、対向電極パターンＥ０は、金属製ダ
イアフラム６及び台座（支持部材）４を介して取付部材
２に接地される。なお、接地用パターンを別に設け、接
地用パターンを導電性接着剤を介して金属製ダイアフラ
ム６に接合することにより、接地をより確実なものとし
てもよい。表面電極パターンＥ１は、三軸（Ｘ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸）方向のそれぞれの電極パターン部を有してお
り、対向電極パターンＥ０と同様に１０μｍの厚みを有
している。表面電極パターンＥ１のＸ軸方向の電極パタ
ーン部は、２つのＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，Ｄ
Ｘ２とＸ軸方向出力電極ＯＸとが接続線ＬＸ１，ＬＸ２
により直列に接続された構造を有している。本例では、
２つのパターン部ＬＸ１，ＬＸ２により第１の配線パタ
ーンが構成されている。なお、パターン部ＬＸ１は、検
出用電極ＤＸ１，ＤＸ２と接続される端部に銀ペースト
からなる接続部を有している。また、パターン部ＬＸ２
は、検出用電極ＤＸ２と接続される端部に銀ペーストか
らなる接続部を有している。
形成された表面電極パターンＥ１及び対向電極パターン
Ｅ０は、いずれも熱硬化性樹脂に銀粉からなる導電性粉
末が含まれてなる銀ペーストを用いてスクリーン印刷に
より形成されている。これらの表面電極パターンＥ１と
対向電極パターンＥ０との間に発生する自発分極電荷の
変化により、重錘７に加わった三軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸）方向の加速度が測定される。なお、ここでいうＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸は互いに直交する方向に延びる軸であ
る。Ｘ軸及びＹ軸は圧電セラミックス基板５の面方向に
延びており、Ｚ軸は圧電セラミックス基板５の面方向と
直交する方向に延びている。この例では、対向電極パタ
ーンＥ０は、表面電極パターンＥ１の全てに対応する部
分に形成されており、１０μｍの厚みを有している。圧
電セラミックス基板５の裏面は、対向電極パターンＥ０
を介して接着剤により金属製ダイアフラム６に接合され
ている。図示していないが、対向電極パターンＥ０の裏
面には凹凸があり、接着剤は、対向電極パターンＥ０の
裏面の凹部に入り込んで対向電極パターンＥ０と金属製
ダイアフラム６とを接合している。そして、対向電極パ
ターンＥ０の凸部は、金属製ダイアフラム６と接合して
いる。これにより、対向電極パターンＥ０は、金属製ダ
イアフラム６及び台座（支持部材）４を介して取付部材
２に接地される。なお、接地用パターンを別に設け、接
地用パターンを導電性接着剤を介して金属製ダイアフラ
ム６に接合することにより、接地をより確実なものとし
てもよい。表面電極パターンＥ１は、三軸（Ｘ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸）方向のそれぞれの電極パターン部を有してお
り、対向電極パターンＥ０と同様に１０μｍの厚みを有
している。表面電極パターンＥ１のＸ軸方向の電極パタ
ーン部は、２つのＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，Ｄ
Ｘ２とＸ軸方向出力電極ＯＸとが接続線ＬＸ１，ＬＸ２
により直列に接続された構造を有している。本例では、
２つのパターン部ＬＸ１，ＬＸ２により第１の配線パタ
ーンが構成されている。なお、パターン部ＬＸ１は、検
出用電極ＤＸ１，ＤＸ２と接続される端部に銀ペースト
からなる接続部を有している。また、パターン部ＬＸ２
は、検出用電極ＤＸ２と接続される端部に銀ペーストか
らなる接続部を有している。
【００２７】検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２は、いずれも
大部分が中間領域５Ｂに位置する面上に形成され、しか
も一部が重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとに跨がるよ
うに形成された弧状をなしている。そして、検出用電極
ＤＸ１及びＤＸ２は、圧電セラミックス基板５の面上を
延びる仮想Ｘ軸直線ＸＬ（II−II線と重複する線）上に
位置し且つ重錘固定領域５Ａを間に挟むように対称的に
配置されている。接続線ＬＸ１は、検出用電極ＤＸ１と
検出用電極ＤＸ２とを最短で接続するように重錘固定領
域５Ａ上を延びている。出力電極ＯＸは、ほぼ正方形の
形状を有しており、中間領域５Ｂの外側にある外周領域
５Ｃに形成されている。
大部分が中間領域５Ｂに位置する面上に形成され、しか
も一部が重錘固定領域５Ａと中間領域５Ｂとに跨がるよ
うに形成された弧状をなしている。そして、検出用電極
ＤＸ１及びＤＸ２は、圧電セラミックス基板５の面上を
延びる仮想Ｘ軸直線ＸＬ（II−II線と重複する線）上に
位置し且つ重錘固定領域５Ａを間に挟むように対称的に
配置されている。接続線ＬＸ１は、検出用電極ＤＸ１と
検出用電極ＤＸ２とを最短で接続するように重錘固定領
域５Ａ上を延びている。出力電極ＯＸは、ほぼ正方形の
形状を有しており、中間領域５Ｂの外側にある外周領域
５Ｃに形成されている。
【００２８】Ｙ軸方向の電極パターン部は、２つのＹ軸
方向加速度検出用電極ＤＹ１，ＤＹ２とＹ軸方向出力電
極ＯＹとが接続線ＬＹ１〜ＬＹ３により直列に接続され
た構造を有している。具体的には、Ｙ軸方向加速度検出
用電極ＤＹ１とＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２とが接
続線ＬＹ１，ＬＹ２により接続されており、Ｙ軸方向加
速度検出用電極ＤＹ１とＹ軸方向出力電極ＯＹとが接続
線ＬＹ２，ＬＹ３により接続されている。本例では、接
続線ＬＹ１〜ＬＹ３により第２の配線パターンが構成さ
れている。なお、接続線ＬＹ１及びＬＹ２も銀ペースト
からなる接続部を有している。
方向加速度検出用電極ＤＹ１，ＤＹ２とＹ軸方向出力電
極ＯＹとが接続線ＬＹ１〜ＬＹ３により直列に接続され
た構造を有している。具体的には、Ｙ軸方向加速度検出
用電極ＤＹ１とＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２とが接
続線ＬＹ１，ＬＹ２により接続されており、Ｙ軸方向加
速度検出用電極ＤＹ１とＹ軸方向出力電極ＯＹとが接続
線ＬＹ２，ＬＹ３により接続されている。本例では、接
続線ＬＹ１〜ＬＹ３により第２の配線パターンが構成さ
れている。なお、接続線ＬＹ１及びＬＹ２も銀ペースト
からなる接続部を有している。
【００２９】Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１及びＤＹ
２は、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２と同
様に弧状をなしており、大部分が中間領域５Ｂに位置す
る面上に形成され、しかも一部が重錘固定領域５Ａと中
間領域５Ｂとに跨がるように形成されている。そしてＹ
軸方向加速度検出用電極ＤＹ１及びＤＹ２は、一対のＸ
軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２を結ぶ仮想Ｘ軸
直線ＸＬと直交して圧電セラミックス基板５の面と水平
に延びる仮想Ｙ軸直線ＹＬ上に位置し且つ重錘固定領域
５Ａを間に挟むようにして対称的に配置されている。仮
想Ｙ軸直線ＹＬと仮想Ｘ軸直線ＸＬとは互いに直交する
ので、検出用電極ＤＸ１、ＤＹ１、ＤＸ２及びＤＹ２は
それぞれ９０度の角度間隔をあけて配置されることにな
る。接続線ＬＹ１〜ＬＹ３は、接続線ＬＸ１等と交差し
ないように中間領域５Ｂの外側の外周領域５Ｃに形成さ
れている。接続線ＬＹ１，ＬＹ３は連続する円弧状に形
成されており、接続線ＬＹ２は接続線ＬＹ１と接続線Ｌ
Ｙ３との連結部から検出用電極ＤＹ２に延びる直線形状
を有している。Ｙ軸方向出力電極ＯＹはほぼ正方形の形
状を有しており、中間領域５Ｂの外側にある外周領域５
ＣにＸ軸方向出力電極ＯＸと並んで形成されている。
２は、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２と同
様に弧状をなしており、大部分が中間領域５Ｂに位置す
る面上に形成され、しかも一部が重錘固定領域５Ａと中
間領域５Ｂとに跨がるように形成されている。そしてＹ
軸方向加速度検出用電極ＤＹ１及びＤＹ２は、一対のＸ
軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２を結ぶ仮想Ｘ軸
直線ＸＬと直交して圧電セラミックス基板５の面と水平
に延びる仮想Ｙ軸直線ＹＬ上に位置し且つ重錘固定領域
５Ａを間に挟むようにして対称的に配置されている。仮
想Ｙ軸直線ＹＬと仮想Ｘ軸直線ＸＬとは互いに直交する
ので、検出用電極ＤＸ１、ＤＹ１、ＤＸ２及びＤＹ２は
それぞれ９０度の角度間隔をあけて配置されることにな
る。接続線ＬＹ１〜ＬＹ３は、接続線ＬＸ１等と交差し
ないように中間領域５Ｂの外側の外周領域５Ｃに形成さ
れている。接続線ＬＹ１，ＬＹ３は連続する円弧状に形
成されており、接続線ＬＹ２は接続線ＬＹ１と接続線Ｌ
Ｙ３との連結部から検出用電極ＤＹ２に延びる直線形状
を有している。Ｙ軸方向出力電極ＯＹはほぼ正方形の形
状を有しており、中間領域５Ｂの外側にある外周領域５
ＣにＸ軸方向出力電極ＯＸと並んで形成されている。
【００３０】Ｚ軸方向の電極パターン部は、パイロ対策
用電極（焦電対策用電極）ＡＺ１，Ｚ軸方向加速度検出
用電極ＤＺ１，Ｚ軸方向加速度検出用電極ＤＺ２，パイ
ロ対策用電極ＡＺ２，パイロ対策用電極ＡＺ３，Ｚ軸方
向加速度検出用電極ＤＺ３，Ｚ軸方向加速度検出用電極
ＤＺ４，パイロ対策用電極ＡＺ４，Ｚ軸出力電極ＯＺ
が、これらの順に接続線ＬＺ１〜ＬＺ８によって直列に
接続された構造を有している。本例では、接続線ＬＺ１
〜ＬＺ８により第３の配線パターンが構成されている。
なお、接続線ＬＺ２，ＬＺ４，ＬＺ６及びＬＺ８も銀ペ
ーストからなる接続部を有している。検出用電極ＤＺ１
と検出用電極ＤＺ２とを接続する接続線ＬＺ２と、検出
用電極ＤＺ３と検出用電極ＤＺ４とを接続する接続線Ｌ
Ｚ６とは、Ｘ軸方向の電極パターン部の接続線ＬＸ１を
挟んで並ぶように重錘固定領域５Ａ上を延びている。パ
イロ対策用電極ＡＺ２とパイロ対策用電極ＡＺ３とを接
続する接続線ＬＺ４は、接続線ＬＹ１の円弧の内側（圧
電セラミックス基板５の中心寄り）を円弧形状に延びて
いる。Ｚ軸出力電極ＯＺはほぼ正方形の形状を有してお
り、中間領域５Ｂの外側の外周領域５Ｃに位置するよう
にＸ軸方向出力電極ＯＸ及びＹ軸方向出力電極ＯＹと並
んで形成されている。これらＸ軸方向出力電極ＯＸ，Ｙ
軸方向出力電極ＯＹ，Ｚ軸方向出力電極ＯＺは図示しな
い演算回路に接続されており、各電極からは演算回路に
電圧信号または電流信号の加速度信号が送られる。
用電極（焦電対策用電極）ＡＺ１，Ｚ軸方向加速度検出
用電極ＤＺ１，Ｚ軸方向加速度検出用電極ＤＺ２，パイ
ロ対策用電極ＡＺ２，パイロ対策用電極ＡＺ３，Ｚ軸方
向加速度検出用電極ＤＺ３，Ｚ軸方向加速度検出用電極
ＤＺ４，パイロ対策用電極ＡＺ４，Ｚ軸出力電極ＯＺ
が、これらの順に接続線ＬＺ１〜ＬＺ８によって直列に
接続された構造を有している。本例では、接続線ＬＺ１
〜ＬＺ８により第３の配線パターンが構成されている。
なお、接続線ＬＺ２，ＬＺ４，ＬＺ６及びＬＺ８も銀ペ
ーストからなる接続部を有している。検出用電極ＤＺ１
と検出用電極ＤＺ２とを接続する接続線ＬＺ２と、検出
用電極ＤＺ３と検出用電極ＤＺ４とを接続する接続線Ｌ
Ｚ６とは、Ｘ軸方向の電極パターン部の接続線ＬＸ１を
挟んで並ぶように重錘固定領域５Ａ上を延びている。パ
イロ対策用電極ＡＺ２とパイロ対策用電極ＡＺ３とを接
続する接続線ＬＺ４は、接続線ＬＹ１の円弧の内側（圧
電セラミックス基板５の中心寄り）を円弧形状に延びて
いる。Ｚ軸出力電極ＯＺはほぼ正方形の形状を有してお
り、中間領域５Ｂの外側の外周領域５Ｃに位置するよう
にＸ軸方向出力電極ＯＸ及びＹ軸方向出力電極ＯＹと並
んで形成されている。これらＸ軸方向出力電極ＯＸ，Ｙ
軸方向出力電極ＯＹ，Ｚ軸方向出力電極ＯＺは図示しな
い演算回路に接続されており、各電極からは演算回路に
電圧信号または電流信号の加速度信号が送られる。
【００３１】４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜
ＤＺ４は、いずれも大部分が中間領域５Ｂに位置する面
上に形成され、しかも一部が重錘固定領域５Ａと中間領
域５Ｂとに跨がるように形成された矩形状をなしてい
る。４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４
は、検出用電極ＤＸ２と検出用電極ＤＹ１との間，検出
用電極ＤＹ１と検出用電極ＤＸ１との間，検出用電極Ｄ
Ｘ１と検出用電極ＤＹ２との間，検出用電極ＤＹ２と検
出用電極ＤＸ２との間の各中央部にそれぞれ配置されて
いる。したがって、検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４は、それ
ぞれ９０度の角度間隔をあけて配置されている。また、
このような配置により、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，Ｄ
Ｙ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４は、重錘固定領域５Ａと
中間領域５Ｂとに跨がった環状の電極列を構成してい
る。
ＤＺ４は、いずれも大部分が中間領域５Ｂに位置する面
上に形成され、しかも一部が重錘固定領域５Ａと中間領
域５Ｂとに跨がるように形成された矩形状をなしてい
る。４つのＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４
は、検出用電極ＤＸ２と検出用電極ＤＹ１との間，検出
用電極ＤＹ１と検出用電極ＤＸ１との間，検出用電極Ｄ
Ｘ１と検出用電極ＤＹ２との間，検出用電極ＤＹ２と検
出用電極ＤＸ２との間の各中央部にそれぞれ配置されて
いる。したがって、検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４は、それ
ぞれ９０度の角度間隔をあけて配置されている。また、
このような配置により、検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２，Ｄ
Ｙ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４は、重錘固定領域５Ａと
中間領域５Ｂとに跨がった環状の電極列を構成してい
る。
【００３２】Ｚ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４
にそれぞれ直列接続されたパイロ対策用電極ＡＺ１〜Ａ
Ｚ４は、中間領域５Ｂに近接した応力発生領域の表面上
に形成されており、いずれも矩形に近い形状を有してい
る。パイロ対策用電極ＡＺ１〜ＡＺ４は、温度変化によ
り圧電セラミックス基板５の内部に発生する引っ張り応
力や圧縮応力によりＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜
ＤＺ４より生じる出力を中和する役割を果たしている。
なおこのパイロ対策用電極ＡＺ１〜ＡＺ４を設けること
については、本出願の出願人の先願である特願平８−２
８８０８０号に詳細に説明してある。
にそれぞれ直列接続されたパイロ対策用電極ＡＺ１〜Ａ
Ｚ４は、中間領域５Ｂに近接した応力発生領域の表面上
に形成されており、いずれも矩形に近い形状を有してい
る。パイロ対策用電極ＡＺ１〜ＡＺ４は、温度変化によ
り圧電セラミックス基板５の内部に発生する引っ張り応
力や圧縮応力によりＺ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜
ＤＺ４より生じる出力を中和する役割を果たしている。
なおこのパイロ対策用電極ＡＺ１〜ＡＺ４を設けること
については、本出願の出願人の先願である特願平８−２
８８０８０号に詳細に説明してある。
【００３３】Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２
に対応する圧電セラミックス基板５の各部分には、各部
分に同種類の応力が発生したとき（Ｙ軸方向またはＺ軸
方向にのみ加速度が発生したとき）に重錘固定領域５Ａ
の一方の側に位置するＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１
と他方の側に位置するＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２
とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように分極
処理が施されている。この例では、Ｘ軸方向加速度検出
用電極ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電セラミックス基板
５の各部分に引っ張り応力が発生したときに、Ｘ軸方向
加速度検出用電極ＤＸ１にプラスの自発分極電荷が現
れ、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２にマイナスの自発
分極電荷が現れるように分極処理が施されている。
に対応する圧電セラミックス基板５の各部分には、各部
分に同種類の応力が発生したとき（Ｙ軸方向またはＺ軸
方向にのみ加速度が発生したとき）に重錘固定領域５Ａ
の一方の側に位置するＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ１
と他方の側に位置するＸ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２
とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように分極
処理が施されている。この例では、Ｘ軸方向加速度検出
用電極ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電セラミックス基板
５の各部分に引っ張り応力が発生したときに、Ｘ軸方向
加速度検出用電極ＤＸ１にプラスの自発分極電荷が現
れ、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＤＸ２にマイナスの自発
分極電荷が現れるように分極処理が施されている。
【００３４】また、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１，
ＤＹ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分もＸ
軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電
セラミックス基板５の各部分と同様に、各部分に同種類
の応力が発生したとき（Ｘ軸方向またはＺ軸方向にのみ
加速度が発生したとき）に重錘固定領域５Ａの一方の側
に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１と他方の側
に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２とにそれぞ
れ逆極性の自発分極電荷が現れるように分極処理が施さ
れている。この例では、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ
１，ＤＹ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分
に引っ張り応力が発生したときに、Ｙ軸方向加速度検出
用電極ＤＹ１にプラスの自発分極電荷が現れ、Ｙ軸方向
加速度検出用電極ＤＹ２にマイナスの自発分極電荷が現
れるように分極処理が施されている。
ＤＹ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分もＸ
軸方向加速度検出用電極ＤＸ１，ＤＸ２に対応する圧電
セラミックス基板５の各部分と同様に、各部分に同種類
の応力が発生したとき（Ｘ軸方向またはＺ軸方向にのみ
加速度が発生したとき）に重錘固定領域５Ａの一方の側
に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ１と他方の側
に位置するＹ軸方向加速度検出用電極ＤＹ２とにそれぞ
れ逆極性の自発分極電荷が現れるように分極処理が施さ
れている。この例では、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＤＹ
１，ＤＹ２に対応する圧電セラミックス基板５の各部分
に引っ張り応力が発生したときに、Ｙ軸方向加速度検出
用電極ＤＹ１にプラスの自発分極電荷が現れ、Ｙ軸方向
加速度検出用電極ＤＹ２にマイナスの自発分極電荷が現
れるように分極処理が施されている。
【００３５】また、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＤＺ１〜
ＤＺ４に対応する圧電セラミックス基板５の各部分は、
各部分に同種類の応力が発生したとき（Ｚ軸方向にのみ
加速度が発生したとき）にすべてのＺ軸方向加速度検出
用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に同じ極性の自発分極電荷が現れ
るように分極処理が施されている。この例では、Ｚ軸方
向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に対応する圧電セラ
ミックス基板５の部分に引っ張り応力が生じた際にＺ軸
方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４にプラスの自発分
極電荷が現れるように分極処理が施されている。これら
の分極処理は、表面電極パターンＥ１の各検出用電極Ｄ
Ｘ１…及び対向電極パターンＥ０を形成した後に圧電セ
ラミックス基板５に直流電圧を印加することにより行っ
た。
ＤＺ４に対応する圧電セラミックス基板５の各部分は、
各部分に同種類の応力が発生したとき（Ｚ軸方向にのみ
加速度が発生したとき）にすべてのＺ軸方向加速度検出
用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に同じ極性の自発分極電荷が現れ
るように分極処理が施されている。この例では、Ｚ軸方
向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４に対応する圧電セラ
ミックス基板５の部分に引っ張り応力が生じた際にＺ軸
方向加速度検出用電極ＤＺ１〜ＤＺ４にプラスの自発分
極電荷が現れるように分極処理が施されている。これら
の分極処理は、表面電極パターンＥ１の各検出用電極Ｄ
Ｘ１…及び対向電極パターンＥ０を形成した後に圧電セ
ラミックス基板５に直流電圧を印加することにより行っ
た。
【００３６】分極処理が施された圧電セラミックス基板
５の表面側には、重錘固定領域５Ａとパイロ対策用電極
ＡＺ１〜ＡＺ４が形成された部分を除く外周領域５Ｃの
大部分に対応して低誘電率層８及び９が形成されてい
る。低誘電率層８及び９は、いずれも圧電セラミックス
基板５よりも比誘電率が十分に小さいガラスペーストか
らなる熱硬化性樹脂（比誘電率：１０）を用いてスクリ
ーン印刷により形成されており、約２０μｍの厚みを有
している。低誘電率層は、圧電セラミックス基板５の１
／１００以下の比誘電率を有する誘電物質を用いて圧電
セラミックス基板５の厚みの０．２倍以上に形成するの
が好ましい。誘電物質としては、圧電セラミックス基板
５よりも比誘電率が十分に小さいものであればよく、ガ
ラス及びエポキシ等の熱硬化性樹脂を用いることができ
る。低誘電率層８は、重錘固定領域５Ａ内において、接
続線ＬＺ２，ＬＸ１，ＬＺ６と、圧電セラミックス基板
５との間に位置するように形成されており、円形の形状
を有している。低誘電率層９は、中間領域５Ｂの外側に
おいて、接続線ＬＸ２，ＬＹ１，ＬＹ２，ＬＹ３，ＬＺ
４，ＬＺ８及び出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺと圧電セラミ
ックス基板５との間に位置するように形成されており、
環状の電極列（ＤＸ１…）及びパイロ対策用電極ＡＺ１
〜ＡＺ４が形成された領域を隔てて、低誘電率層８を囲
む形状を有している。
５の表面側には、重錘固定領域５Ａとパイロ対策用電極
ＡＺ１〜ＡＺ４が形成された部分を除く外周領域５Ｃの
大部分に対応して低誘電率層８及び９が形成されてい
る。低誘電率層８及び９は、いずれも圧電セラミックス
基板５よりも比誘電率が十分に小さいガラスペーストか
らなる熱硬化性樹脂（比誘電率：１０）を用いてスクリ
ーン印刷により形成されており、約２０μｍの厚みを有
している。低誘電率層は、圧電セラミックス基板５の１
／１００以下の比誘電率を有する誘電物質を用いて圧電
セラミックス基板５の厚みの０．２倍以上に形成するの
が好ましい。誘電物質としては、圧電セラミックス基板
５よりも比誘電率が十分に小さいものであればよく、ガ
ラス及びエポキシ等の熱硬化性樹脂を用いることができ
る。低誘電率層８は、重錘固定領域５Ａ内において、接
続線ＬＺ２，ＬＸ１，ＬＺ６と、圧電セラミックス基板
５との間に位置するように形成されており、円形の形状
を有している。低誘電率層９は、中間領域５Ｂの外側に
おいて、接続線ＬＸ２，ＬＹ１，ＬＹ２，ＬＹ３，ＬＺ
４，ＬＺ８及び出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺと圧電セラミ
ックス基板５との間に位置するように形成されており、
環状の電極列（ＤＸ１…）及びパイロ対策用電極ＡＺ１
〜ＡＺ４が形成された領域を隔てて、低誘電率層８を囲
む形状を有している。
【００３７】本例では、接続線ＬＺ２，ＬＸ１，ＬＺ６
と圧電セラミックス基板５との間に形成された低誘電率
層８の部分の面積と、接続線ＬＸ２，ＬＹ１，ＬＹ２，
ＬＹ３，ＬＺ４，ＬＺ８及び出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺ
と圧電セラミックス基板５との間に形成された低誘電率
層９の部分の面積の合計（Ｓ１）が約１９．３ｍｍ2で
ある。そして圧電セラミックス基板５の比誘電率が２１
５０（誘電率１９．０３×１０-9Ｆ／ｍ）で、しかもそ
の厚みが約１００μｍであり、低誘電率層８及び９がな
いとすると、この合計面積Ｓ１のパターンと対向電極パ
ターンＥ０との間に形成される静電容量Ｃは、ほぼ３．
６７×１０-9Ｆである。これに対して本実施例のように
低誘電率層８及び９を形成した場合には、圧電セラミッ
クス基板５の上に重ねられる低誘電率層８及び９の比誘
電率が小さいために、この合計面積Ｓ１のパターンと対
向電極パターンＥ０との間に形成される静電容量Ｃ´
は、ほぼ４．２２×１０-11 となる。静電容量ＣとＣ´
とを比較すると、その値はほぼ１／１００近くに小さく
なっている。その結果、各接続線（ＬＸ１…）及び各出
力電極（ＯＸ…）と、対向電極パターンＥ０との間に形
成される静電容量の存在によって各出力電極（ＯＸ…）
に現われる加速度信号のレベルが低下するのを大幅に抑
制できる（またはを実質的に無視することができる）。
と圧電セラミックス基板５との間に形成された低誘電率
層８の部分の面積と、接続線ＬＸ２，ＬＹ１，ＬＹ２，
ＬＹ３，ＬＺ４，ＬＺ８及び出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺ
と圧電セラミックス基板５との間に形成された低誘電率
層９の部分の面積の合計（Ｓ１）が約１９．３ｍｍ2で
ある。そして圧電セラミックス基板５の比誘電率が２１
５０（誘電率１９．０３×１０-9Ｆ／ｍ）で、しかもそ
の厚みが約１００μｍであり、低誘電率層８及び９がな
いとすると、この合計面積Ｓ１のパターンと対向電極パ
ターンＥ０との間に形成される静電容量Ｃは、ほぼ３．
６７×１０-9Ｆである。これに対して本実施例のように
低誘電率層８及び９を形成した場合には、圧電セラミッ
クス基板５の上に重ねられる低誘電率層８及び９の比誘
電率が小さいために、この合計面積Ｓ１のパターンと対
向電極パターンＥ０との間に形成される静電容量Ｃ´
は、ほぼ４．２２×１０-11 となる。静電容量ＣとＣ´
とを比較すると、その値はほぼ１／１００近くに小さく
なっている。その結果、各接続線（ＬＸ１…）及び各出
力電極（ＯＸ…）と、対向電極パターンＥ０との間に形
成される静電容量の存在によって各出力電極（ＯＸ…）
に現われる加速度信号のレベルが低下するのを大幅に抑
制できる（またはを実質的に無視することができる）。
【００３８】図３は本発明の他の実施の形態の三軸加速
度センサ１０の端面図である。本実施の形態の三軸加速
度センサ１０の平面図は、図１に示す三軸加速度センサ
１の平面図と同じである。この例では、対向電極パター
ンＥ１０は、表面電極パターンＥ１の検出用電極ＤＸ
１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４と対向す
るように、円環状に形成されている。言い換えるなら
ば、各出力電極ＯＸ１…及び各配線パターンＬＸ１…と
直接対向しないように対向電極パターンＥ１０は形成さ
れている。対向電極パターンＥ１０が形成されていない
部分では、圧電セラミックス基板５は接着層Ｓにより金
属製ダイアフラム６と接合されている。また、対向電極
パターンＥ１０が形成されている部分では、対向電極パ
ターンＥ１０を介して、接着剤により圧電セラミックス
基板５は金属製ダイアフラム６と接合されている。この
例においても、図２に示す実施の形態の三軸加速度セン
サ１と同様に、対向電極パターンＥ１０は、金属製ダイ
アフラム６及び台座（支持部材）４を介して取付部材２
に接地されている。この例では、各出力電極ＯＸ１…及
び各配線パターンＬＸ１…と対向電極パターンＥ１０と
は、斜めに対向している。この場合でも、両者の間で発
生する静電容量は、低誘電率層８及び９により低下す
る。
度センサ１０の端面図である。本実施の形態の三軸加速
度センサ１０の平面図は、図１に示す三軸加速度センサ
１の平面図と同じである。この例では、対向電極パター
ンＥ１０は、表面電極パターンＥ１の検出用電極ＤＸ
１，ＤＸ２，ＤＹ１，ＤＹ２，ＤＺ１〜ＤＺ４と対向す
るように、円環状に形成されている。言い換えるなら
ば、各出力電極ＯＸ１…及び各配線パターンＬＸ１…と
直接対向しないように対向電極パターンＥ１０は形成さ
れている。対向電極パターンＥ１０が形成されていない
部分では、圧電セラミックス基板５は接着層Ｓにより金
属製ダイアフラム６と接合されている。また、対向電極
パターンＥ１０が形成されている部分では、対向電極パ
ターンＥ１０を介して、接着剤により圧電セラミックス
基板５は金属製ダイアフラム６と接合されている。この
例においても、図２に示す実施の形態の三軸加速度セン
サ１と同様に、対向電極パターンＥ１０は、金属製ダイ
アフラム６及び台座（支持部材）４を介して取付部材２
に接地されている。この例では、各出力電極ＯＸ１…及
び各配線パターンＬＸ１…と対向電極パターンＥ１０と
は、斜めに対向している。この場合でも、両者の間で発
生する静電容量は、低誘電率層８及び９により低下す
る。
【００３９】なお、上記例においては、ダイアフラム６
は金属製であるが、ダイアフラムは金属に限られるもの
ではない。ダイアフラムをガラス等の非金属で形成する
場合には、対向電極パターンＥ０は、図示しない演算回
路に直接接続すればよい。また上記例では、重錘７とダ
イアフラム６を別体に構成しているが、これらを一体に
構成してもよいのは勿論である。
は金属製であるが、ダイアフラムは金属に限られるもの
ではない。ダイアフラムをガラス等の非金属で形成する
場合には、対向電極パターンＥ０は、図示しない演算回
路に直接接続すればよい。また上記例では、重錘７とダ
イアフラム６を別体に構成しているが、これらを一体に
構成してもよいのは勿論である。
【００４０】図４は、本発明の更に他の実施の形態の三
軸加速度センサ１１の平面図であり、図５は図４のＶ−
Ｖ線端面図である。本実施の形態の三軸加速度センサで
は、図１乃至図３に示した三軸加速度センサと異なっ
て、ダイアフラムを用いずに、圧電セラミックス基板５
の裏面側に接着剤層を介して重錘７及び台座４を直接接
合している。また、この三軸加速度センサ１１では、外
周領域５Ｃの上に形成された第１〜第３の配線パターン
のパターン部と圧電セラミックス基板５との間にのみ低
誘電率層１８，１９及び２０が形成されている。具体的
には、パターン部ＬＸ２と圧電セラミックス基板５との
間に低誘電率層１８が形成され、パターン部ＬＹ１〜Ｌ
Ｙ３及びＬＺ４と圧電セラミックス基板５との間に低誘
電率層１９が形成され、パターン部ＬＺ８と圧電セラミ
ックス基板５との間に低誘電率層２０が形成されてい
る。特に、対向電極パターンＥ１０が、電極パターンＥ
１の検出用電極ＤＸ１…とだけ対向するように形成され
ている場合には、本例のように配線パターンの主要なパ
ターン部と圧電セラミックス基板５との間にのみに低誘
電率層を形成するだけでも、静電容量の低減の効果は大
きなものとなる。また、このように低誘電率層を形成す
れば、図１に示す例に比べて低誘電率層の形成部分の面
積を小さくすることができて、三軸加速度センサの製造
コストをさげることができる。
軸加速度センサ１１の平面図であり、図５は図４のＶ−
Ｖ線端面図である。本実施の形態の三軸加速度センサで
は、図１乃至図３に示した三軸加速度センサと異なっ
て、ダイアフラムを用いずに、圧電セラミックス基板５
の裏面側に接着剤層を介して重錘７及び台座４を直接接
合している。また、この三軸加速度センサ１１では、外
周領域５Ｃの上に形成された第１〜第３の配線パターン
のパターン部と圧電セラミックス基板５との間にのみ低
誘電率層１８，１９及び２０が形成されている。具体的
には、パターン部ＬＸ２と圧電セラミックス基板５との
間に低誘電率層１８が形成され、パターン部ＬＹ１〜Ｌ
Ｙ３及びＬＺ４と圧電セラミックス基板５との間に低誘
電率層１９が形成され、パターン部ＬＺ８と圧電セラミ
ックス基板５との間に低誘電率層２０が形成されてい
る。特に、対向電極パターンＥ１０が、電極パターンＥ
１の検出用電極ＤＸ１…とだけ対向するように形成され
ている場合には、本例のように配線パターンの主要なパ
ターン部と圧電セラミックス基板５との間にのみに低誘
電率層を形成するだけでも、静電容量の低減の効果は大
きなものとなる。また、このように低誘電率層を形成す
れば、図１に示す例に比べて低誘電率層の形成部分の面
積を小さくすることができて、三軸加速度センサの製造
コストをさげることができる。
【００４１】なお、この例では、配線パターンの主要な
パターン部と圧電セラミックス基板５との間にのみ低誘
電率層を形成したが、配線パターンのパターン部に加え
て各出力電極（ＯＸ…）と圧電セラミックス基板５との
間に低誘電率層を形成しても構わない。
パターン部と圧電セラミックス基板５との間にのみ低誘
電率層を形成したが、配線パターンのパターン部に加え
て各出力電極（ＯＸ…）と圧電セラミックス基板５との
間に低誘電率層を形成しても構わない。
【００４２】また、上記各例では、パイロ対策用電極Ａ
Ｚ１〜ＡＺ４が形成されているが、本発明は、パイロ対
策用電極ＡＺ１〜ＡＺ４を有しないタイプの三軸加速度
センサにも当然にして適用できる。また上記例では、Ｘ
軸方向出力電極及びＹ軸方向出力電極をそれぞれ１つず
つ設けているが、検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２にそれぞ
れ出力電極を設け、更に検出用電極ＤＹ１及びＤＹ２に
それぞれ出力電極を設けるようにしてもよい。
Ｚ１〜ＡＺ４が形成されているが、本発明は、パイロ対
策用電極ＡＺ１〜ＡＺ４を有しないタイプの三軸加速度
センサにも当然にして適用できる。また上記例では、Ｘ
軸方向出力電極及びＹ軸方向出力電極をそれぞれ１つず
つ設けているが、検出用電極ＤＸ１及びＤＸ２にそれぞ
れ出力電極を設け、更に検出用電極ＤＹ１及びＤＹ２に
それぞれ出力電極を設けるようにしてもよい。
【００４３】本発明を三軸加速センサに適用する場合、
各方向の加速度信号のレベルを一致させるためには、
Ｘ，Ｙ及びＺの各方向にそれぞれ同じ大きさの加速度が
加わった場合に、各方向の検出電極に発生する自発分極
電荷の総量が同じになるように、各検出電極のパターン
及び配置を考えるのが好ましい。
各方向の加速度信号のレベルを一致させるためには、
Ｘ，Ｙ及びＺの各方向にそれぞれ同じ大きさの加速度が
加わった場合に、各方向の検出電極に発生する自発分極
電荷の総量が同じになるように、各検出電極のパターン
及び配置を考えるのが好ましい。
【００４４】また上記例は、本発明を三軸加速度センサ
に適用した例であるが、本発明は一軸及び二軸の加速度
センサにも当然適用できる。
に適用した例であるが、本発明は一軸及び二軸の加速度
センサにも当然適用できる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも配線パター
ンの全体または主要部と対向電極パターンとの間の静電
容量を小さくすることができ、その結果出力の低下を抑
制することができる。
ンの全体または主要部と対向電極パターンとの間の静電
容量を小さくすることができ、その結果出力の低下を抑
制することができる。
【００４６】また、本発明を三軸加速度センサに適用に
すれば、各方向における加速度出力電極及び配線パター
ンと対向電極パターンとの間で発生する静電容量の相違
を実質的に無視できる程度まで小さくすることができ
る。そのため、各方向の加速度信号を増幅処理して信号
レベルの補正をする必要がなくなる。なお実際上は、信
号レベルを完全に一致させることは容易ではない。しか
しながら本発明によれば、ある程度実用上許容できる範
囲まで信号レベルを等しくすること（または一致させる
こと）ができる。もし更に高精度を必要とする用途に用
いる三軸加速度センサを製造する場合には、従来のよう
に増幅器を用いて各方向の加速度信号のレベルの調整を
行えばよい。但し、この場合でも、本発明によれば、す
でに各方向の加速度信号のレベルは、ほぼ一致している
ため、レベル調整は容易に行うことができる。
すれば、各方向における加速度出力電極及び配線パター
ンと対向電極パターンとの間で発生する静電容量の相違
を実質的に無視できる程度まで小さくすることができ
る。そのため、各方向の加速度信号を増幅処理して信号
レベルの補正をする必要がなくなる。なお実際上は、信
号レベルを完全に一致させることは容易ではない。しか
しながら本発明によれば、ある程度実用上許容できる範
囲まで信号レベルを等しくすること（または一致させる
こと）ができる。もし更に高精度を必要とする用途に用
いる三軸加速度センサを製造する場合には、従来のよう
に増幅器を用いて各方向の加速度信号のレベルの調整を
行えばよい。但し、この場合でも、本発明によれば、す
でに各方向の加速度信号のレベルは、ほぼ一致している
ため、レベル調整は容易に行うことができる。
【図１】 本発明の実施の形態の三軸加速度センサの平
面図である。
面図である。
【図２】 図１のII−II線端面図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態の三軸加速度センサ
の概略端面図である。
の概略端面図である。
【図４】 本発明の更に他の実施の形態の三軸加速度セ
ンサの平面図である。
ンサの平面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線端面図である。
４ 台座 ５ 圧電セラミックス基板 ５Ａ 重錘固定領域 ５Ｂ 中間領域 ５Ｃ 外周領域 ６ ダイアフラム ７ 重錘 ８，９，１８，１９，２０ 低誘電率層 Ｅ１ 表面電極パターン Ｅ０，Ｅ１０ 対向電極 ＤＸ１，ＤＸ２ Ｘ軸方向加速度検出用電極 ＤＹ１，ＤＹ２ Ｙ軸方向加速度検出用電極 ＤＺ１〜ＤＺ４ Ｚ軸方向加速度検出用電極 ＯＸ Ｘ軸方向加速度出力電極 ＯＹ Ｙ軸方向加速度出力電極 ＯＺ Ｚ軸方向加速度出力電極 ＬＸ１，ＬＸ２ 第１の配線パターンの接続線 ＬＹ１〜ＬＹ３ 第２の配線パターンの接続線 ＬＺ１〜ＬＺ８ 第３の配線パターンの接続線
Claims (18)
- 【請求項１】 圧電セラミックス基板と、 前記圧電セラミックス基板の表面上に形成された、加速
度に応じた信号を出力する加速度検出用電極、前記加速
度検出用電極の出力を外部に出力する出力電極、及び前
記加速度検出用電極と前記出力電極とを電気的に接続す
る配線パターンを含む表面電極パターンと、 前記圧電セラミックス基板の裏面上に形成されて、少な
くとも前記加速度検出用電極と対向する対向電極パター
ンと、 前記圧電セラミックス基板に対して固定状態に配置され
て前記加速度検出用電極が形成された領域に前記加速度
に応じた応力を発生させる重錘と、 少なくとも前記配線パターンの全部またはその主要部と
前記圧電セラミックス基板との間に配置された低誘電率
層とを具備し、 前記低誘電率層は、前記圧電セラミックス基板の比誘電
率よりも比誘電率が十分に小さく、 前記圧電セラミックス基板の前記加速度検出用電極と前
記対向電極パターンとの間の部分が分極処理されている
加速度センサ。 - 【請求項２】 前記重錘は、前記圧電セラミックス基板
の裏面の中央部に直接接合されている請求項１に記載の
加速度センサ。 - 【請求項３】 前記圧電セラミックス基板の裏面にはダ
イアフラムが接合されており、 前記重錘は前記ダイアフラムの中央部に設けられている
請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 前記低誘電層は、前記配線パターンのう
ち前記加速度検出用電極が形成された領域の外側に位置
する配線パターン部分と前記圧電セラミックス基板との
間に配置されている請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項５】 前記低誘電層が、前記出力電力と前記前
記圧電セラミックス基板との間に更に配置されている請
求項４に記載の加速度センサ。 - 【請求項６】 前記配線パターン及び前記出力電極と前
記対向電極パターンとの間に形成される静電容量の存在
により前記出力電極から出力される加速度信号のレベル
の低下が、実質的に無視できる程度になるように前記低
誘電率層の比誘電率及び厚みが選択されている請求項１
に記載の加速度センサ。 - 【請求項７】 前記低誘電率層の比誘電率は、前記圧電
セラミックス基板の比誘電率の１／１００以下であり、
前記低誘電率層の厚みは、前記圧電セラミックス基板の
厚みの０．２倍以上である請求項１に記載の加速度セン
サ。 - 【請求項８】 前記低誘電率層は、ガラスまた熱硬化性
樹脂を主成分として形成されている請求項７に記載の三
軸加速度センサ。 - 【請求項９】 前記低誘電率層は熱硬化性樹脂を主成分
として形成され、前記配線パータン及び前記加速度出力
電極は熱硬化性樹脂に導電性粉末が含まれてなる導電性
ペーストを用いて形成されている請求項７に記載の加速
度センサ。 - 【請求項１０】 圧電セラミックス基板と、 前記圧電セラミックス基板の表面上に形成されたＸ軸方
向加速度を検出する１以上のＸ軸方向加速度検出用電
極、Ｙ軸方向加速度を検出する１以上のＹ軸方向加速度
検出用電極、Ｚ軸方向加速度を検出する１以上のＺ軸方
向加速度検出用電極、１以上のＸ軸方向加速度出力電
極、１以上のＹ軸方向加速度出力電極、１以上のＺ軸方
向加速度出力電極、前記１以上のＸ軸方向加速度検出用
電極と前記１以上のＸ軸方向加速度出力電極を接続する
第１の配線パターン、前記１以上のＹ軸方向加速度検出
用電極と前記１以上のＹ軸方向加速度出力電極を接続す
る第２の配線パターン、前記１以上のＺ軸方向加速度検
出用電極と前記１以上のＺ軸方向加速度出力電極を接続
する第３の配線パターンを含む表面電極パターンと、 前記圧電セラミックス基板の裏面上に形成されて、少な
くとも前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、前記１
以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記１以上のＺ軸
方向加速度検出用電極と対向する対向電極パターンと、 前記圧電セラミックス基板に対して固定状態に配置され
て前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、前記１以上
のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記１以上のＺ軸方向
加速度検出用電極が形成された領域に前記加速度に応じ
た応力を発生させる重錘と、 少なくとも前記第１乃至第３の配線パターンの全部また
はその主要部と前記圧電セラミックス基板との間に配置
された低誘電率層とを具備し、 前記低誘電率層は、前記圧電セラミックス基板の比誘電
率よりも比誘電率が十分に小さく、 前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電極、前記１以上の
Ｙ軸方向加速度検出用電極及び前記１以上のＺ軸方向加
速度検出用電極と前記対向電極パターンとの間の部分が
分極処理されている三軸加速度センサ。 - 【請求項１１】 前記重錘は、前記圧電セラミックス基
板の裏面の中央部に直接接合されている請求項１０に記
載の三軸加速度センサ。 - 【請求項１２】 前記圧電セラミックス基板の裏面には
ダイアフラムが接合されており、 前記重錘は前記ダイアフラムの中央部に設けられている
請求項１０に記載の三軸加速度センサ。 - 【請求項１３】 前記低誘電層は、前記第１〜第３の配
線パターンのうち前記１以上のＸ軸方向加速度検出用電
極、前記１以上のＹ軸方向加速度検出用電極及び前記１
以上のＺ軸方向加速度検出用電極が形成された領域の外
側に位置する配線パターン部分と前記圧電セラミックス
基板との間に配置されている請求項１０に記載の三軸加
速度センサ。 - 【請求項１４】 前記低誘電層が、前記１以上のＸ軸方
向加速度出力電極、前記１以上のＹ軸方向加速度出力電
極及び前記１以上のＺ軸方向加速度出力電極と前記圧電
セラミックス基板との間に更に配置されている請求項１
３に記載の三軸加速度センサ。 - 【請求項１５】 前記第１乃至第３の配線パターンと前
記対向電極パターンとの間に形成される静電容量の存在
によって前記１以上のＸ軸方向加速度出力電極、前記１
以上のＹ軸方向加速度出力電極及び前記１以上のＺ軸方
向加速度出力電極に現われる加速度信号のレベルの低下
が実質的に無視できる程度になるように前記低誘電率層
の比誘電率及び厚みが選択されていることを特徴とする
請求項１０に記載の三軸加速度センサ。 - 【請求項１６】 前記低誘電率層の比誘電率は、前記圧
電セラミックス基板の比誘電率の１／１００以下であ
り、前記低誘電率層の厚みは、前記圧電セラミックス基
板の厚みの０．２倍以上である請求項１０に記載の三軸
加速度センサ。 - 【請求項１７】 前記低誘電率層は、ガラスまた熱硬化
性樹脂を主成分として形成されている請求項１６に記載
の三軸加速度センサ。 - 【請求項１８】 前記低誘電率層は熱硬化性樹脂を主成
分として形成され、前記配線パータン及び前記加速度出
力電極は熱硬化性樹脂に導電性粉末が含まれてなる導電
性ペーストを用いて形成されている請求項１６に記載の
三軸加速度センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26632398A JP4008594B2 (ja) | 1997-09-26 | 1998-09-21 | 加速度センサ及び三軸加速度センサ |
| TW087115901A TW425478B (en) | 1997-09-26 | 1998-09-24 | Acceleration sensor and 3-axis acceleration sensor |
| CN98119591A CN1218910A (zh) | 1997-09-26 | 1998-09-25 | 加速度传感器与三轴加速度传感器 |
| US09/161,805 US6148671A (en) | 1997-09-26 | 1998-09-28 | Acceleration sensor and triaxial acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-261782 | 1997-09-26 | ||
| JP26178297 | 1997-09-26 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160344A true JPH11160344A (ja) | 1999-06-18 |
| JP4008594B2 JP4008594B2 (ja) | 2007-11-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26632398A Expired - Fee Related JP4008594B2 (ja) | 1997-09-26 | 1998-09-21 | 加速度センサ及び三軸加速度センサ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4008594B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002062310A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | 圧電型加速度センサ |
| JP2010156704A (ja) * | 2010-02-18 | 2010-07-15 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | 圧電型三軸加速度センサ |
| JP2015184122A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 積水化学工業株式会社 | 圧電センサ |
-
1998
- 1998-09-21 JP JP26632398A patent/JP4008594B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010156704A (ja) * | 2010-02-18 | 2010-07-15 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | 圧電型三軸加速度センサ |
| JP2015184122A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 積水化学工業株式会社 | 圧電センサ |
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|---|---|
| JP4008594B2 (ja) | 2007-11-14 |
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